题目内容

8.Na2S2O3•5H2O可作为高效脱氯剂,工业上用硫铁矿(FeS2)为原料制备该物质的流程如下.

已知:
Ⅰ.气体A可以使品红溶液褪色,与硫化氢(H2S)混合能获得单质硫.
Ⅱ.pH约为11的条件下,单质硫与亚硫酸盐可以共热生成硫代硫酸盐.
回答下列问题:
(1)沸腾炉中将粉碎的硫铁矿用空气吹动使之达到“沸腾”状态,其目的是使固体与气体充分接触,加快反应速率.
(2)吸收塔中的原料B可以选用B(填字母序号).
A.NaCl溶液             B.Na2CO3溶液            C.Na2SO4溶液
(3)某小组同学用如图装置模拟制备Na2S2O3 的过程(加热装置已略去).
               
①A中使用70%的硫酸比用98%的浓硫酸反应速率快,其原因是该反应的实质是H+与SO32-反应,70%的硫酸中含水较多,c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快.装置B的作用是防止倒吸.
②C中制备Na2S2O3发生的连续反应有:Na2S+H2O+SO2═Na2SO3+H2S、2H2S+SO2═3S↓+2H2O 或 2H2S+H2SO3═3S↓+3H2O和Na2SO3+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3.
(4)工程师设计了从硫铁矿获得单质硫的工艺,将粉碎的硫铁矿用过量的稀盐酸浸取,得到单质硫和硫化氢气体,该反应的化学方程式为FeS2+2HCl═FeCl2+H2S↑+S.

分析 硫铁矿在沸腾炉中燃烧生成氧化铁与二氧化硫,气体A为二氧化硫,溶液D蒸发浓缩、冷却结晶得到硫代硫酸钠晶体,故D为Na2S2O3,单质单质硫与亚硫酸盐可以共热生成硫代硫酸盐,则溶液C为Na2SO3,故原料B为可以为碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液.
(1)使固体与气体充分接触,加快反应速率;
(2)B稀释二氧化硫转化为亚硫酸钠;
(3)A为制备二氧化硫,二氧化硫在C中与硫化钠溶液反应得到硫化氢,硫化氢与二氧化硫反应得到S单质,S单质与亚硫酸钠反应得到硫代硫酸钠,C中反应导致装置内压强减小,B装置作用是防止倒吸;
(4)由题目信息可知,FeS2与HCl反应生成H2S、S,同时还生成FeCl2.

解答 解:硫铁矿在沸腾炉中燃烧生成氧化铁与二氧化硫,气体A为二氧化硫,溶液D蒸发浓缩、冷却结晶得到硫代硫酸钠晶体,故D为Na2S2O3,单质单质硫与亚硫酸盐可以共热生成硫代硫酸盐,则溶液C为Na2SO3,故原料B为可以为碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液.
(1)沸腾炉中将粉碎的硫铁矿用空气吹动使之达到“沸腾”状态,其目的是:使固体与气体充分接触,加快反应速率,
故答案为:使固体与气体充分接触,加快反应速率;
(2)B吸收二氧化硫转化为亚硫酸钠,碳酸钠可以与二氧化硫反应生成亚硫酸钠与二氧化硫,而NaCl、硫酸钠不与二氧化硫反应,故选:B;
(3)A为制备二氧化硫,二氧化硫在C中与硫化钠溶液反应得到硫化氢,硫化氢与二氧化硫反应得到S单质,S单质与亚硫酸钠反应得到硫代硫酸钠,C中反应导致装置内压强减小,B装置作用是防止倒吸.
①该反应的实质是H+与SO32-反应,70%的硫酸中含水较多,c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快;B装置作用是防止倒吸,
故答案为:该反应的实质是H+与SO32-反应,70%的硫酸中含水较多,c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快;B防止倒吸;
②C中制备Na2S2O3发生的连续反应有:Na2S+H2O+SO2═Na2SO3+H2S、2H2S+SO2═3S↓+2H2O 或 2H2S+H2SO3═3S↓+3H2O 和Na2SO3+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3,
故答案为:2H2S+SO2═3S↓+2H2O 或 2H2S+H2SO3═3S↓+3H2O;
(4)由题目信息可知,FeS2与HCl反应生成H2S、S,同时还生成FeCl2,反应方程式为:FeS2+2HCl═FeCl2+H2S↑+S,
故答案为:FeS2+2HCl═FeCl2+H2S↑+S.

点评 本题考查制备方案设计,侧重考查学生对操作步骤、原理的分析评价,是对学生综合能力的考查,难度中等.

练习册系列答案
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3.二茂铁(难溶于水,易溶于乙醚等有机溶剂,是易升华的橙色晶体)可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等.实验室制备二茂铁反应原理及装置示意图如下:
I.反应原理:2KOH+FeCl2+2C5H6→(C5H5)Fe+2KCl+2H2O
                (环戊二稀)(二茂铁)

Ⅱ.实验装置

Ⅲ.实验步骤
步骤l.在三颈烧瓶中加入25g粉末状的KOH,并从仪器a中加入60mL无水乙醚到烧瓶中,充分搅拌,同时通氮气约10min(图l).
步骤2.再从仪器a滴入5.5mL新蒸馏的环戊二烯,搅拌.
步骤3.将6.5g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜)配成的溶液装入仪器a中,慢慢滴入烧瓶中,45min滴完,继续搅拌45min.
步骤4.再从仪器a加入25mL无水乙醚搅拌.
步骤5.将烧瓶中的液体转入分液漏斗,依次用盐酸、水各洗涤两次,分液得橙黄色溶液.
步骤6.蒸发橙黄色溶液,得二茂铁粗产品.
步骤7.粗产品升华提纯(图2)
(1)写出题21B一图l中仪器名称:a为滴液漏斗,b为球形冷凝管.
(2)步骤l中通入氮气的目的是排尽装置中空气,防止实验过程中亚铁离子被氧化.
(3)步骤5在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后D(填序号)
A.直接将二茂铁乙醚溶液从分液漏斗上口倒出
B.直接将二茂铁乙醚溶液从分液漏斗下口放出
C.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将二茂铁乙醚溶液从下口放出
D.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将二茂铁乙醚溶液从上口倒出
(4)升华提纯时,图2漏斗颈处棉花球的作用是过滤二茂铁固体,防止逸散到空气中.
(5)为了确证得到的是二茂铁,还需要进行的一项简单实验是测定所得固体的熔点.
(6)确定二茂铁的结构是图c而不是d可测定的谱图为核磁共振氢谱.
13.为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用如图1所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略,气密性已检验).

实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹K1~K4,通过一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K2、K4.
Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热.
Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,夹紧弹簧夹K2.
Ⅳ.打开活塞b,使约2ml的溶液流入D试管中,检验其中的离子.
Ⅴ.打开弹簧夹K2,活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后夹紧弹簧夹K2.
Ⅵ.更换试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子.
(1)过程Ⅰ的目的是排出装置中的空气,防止干扰实验.
(2)棉花中浸润的溶液为NaOH溶液.
(3)A中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(4)用70%的硫酸制取SO2,反应速率比用98%的硫酸快,原因是70%硫酸中氢离子浓度大于98%的硫酸,因此反应速率更快.
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示,他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是乙、丙(填“甲”、“乙”或“丙”).
 过程Ⅳ:B溶液中含有的离子过程Ⅵ:B溶液中含有的离子
甲有Fe3+,无Fe2+有SO42-
乙既有Fe3+、又有Fe2+有SO42-
丙有Fe3+、无Fe2+有Fe2+
(6)进行实验过程Ⅴ时,B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色,停止通气,放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色.
  查阅资料:Fe2+(aq)+2SO32-(aq)?FeSO3(s)(墨绿色)
  提出假设:FeCl2与SO2的反应经历了中间产物FeSO3,溶液的红棕色是FeSO3(墨绿色)与FeCl3(黄色)的混合色.
  某同学设计如图2实验,证实该假设成立:
  ①溶液E和F分别为Na2SO3、FeCl3.
  ②请用离子方程式解释步骤3中溶液(酸性)由红棕色变浅绿色的原因Fe3+消耗SO32-,c(SO32-)减小,平衡Fe2+(aq)+SO32-(aq)?FeSO3(s)(墨绿色)逆向移动,溶液颜色由红棕色变为浅绿色.

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