Question

【題目】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)有廣泛的用途，實(shí)驗(yàn)室中通過如下方法制備：

①不斷攪拌條件下，在飽和Na2CO3溶液中緩緩?fù)ㄈ?/span>SO2至反應(yīng)完全；

②取下三頸燒瓶，測得反應(yīng)液的pH＝4.1；

③將溶液蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、過濾得焦亞硫酸鈉晶體

請回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)室可利用Na2SO3和濃的硫酸制備少量SO2氣體，但硫酸濃度太大不利于SO2氣體逸出，原因是________。制備、收集干燥的SO2氣體時，所需儀器如下。裝置A是氣體發(fā)生裝置，按氣流方向連接各儀器口，順序?yàn)?/span>a→_____→______→______→________→f。裝置D的作用是___________。

（2）步驟①反應(yīng)的離子方程式為________________。

（3）在強(qiáng)堿性條件下利用Na2S2O5氧化HCOONa的方法可制備保險粉連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)，當(dāng)生成0.5molNa2S2O4時，消耗Na2S2O5______mol。

（4）工業(yè)上用焦亞硫酸鈉法制備保險粉帶來的主要問題是廢水中含有大量的有機(jī)物，有機(jī)物總含碳量用TOC表示，常采用Fenton氧化法去除廢水中的有機(jī)物，即通過向廢水中加入H2O2，以Fe2+作催化劑，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)來氧化降解廢水中的有機(jī)物。

①其他條件一定時，n(H2O2)∶n(Fe2+)的值對TOC去除效果的影響如圖1所示：

當(dāng)TOC的去除率最大時，n(H2O2)∶n(Fe2+)＝________。

②在pH＝4.5，其他條件一定時，H2O2的加入量對TOC去除效果的影響如圖2所示，當(dāng)H2O2的加入量大于40mL·L1時，TOC去除率反而減小的原因是_____________。

Answer 1

【答案】濃硫酸中只有少量H2SO4電離，c(H+)很小，導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)速率慢 d e c b 防止倒吸 CO32-+2SO2+H2O=2HSO3-+CO2 0.5 1 酸性條件下H2O2直接與Fe2+反應(yīng)，導(dǎo)致溶液中羥基自由基(·OH)濃度減小，使得TOC去除率下降

【解析】

（1）實(shí)驗(yàn)室選用濃硫酸的濃度太大，反應(yīng)慢；連接儀器時，先明確裝置的作用，再考慮接口的順序；

（2）明確反應(yīng)物為SO2和Na2CO3，生成物是NaHSO3；

（3）不必寫出完整的化學(xué)方程式，直接依據(jù)硫原子守恒和化學(xué)式進(jìn)行分析；

（4）“看圖說話”，明確坐標(biāo)系橫坐標(biāo)為1的點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)值即可；去除率減小肯定是強(qiáng)氧化性的羥基自由基少了；

（1）實(shí)驗(yàn)室用Na2SO3固體和濃硫酸制備少量SO2氣體時，若硫酸的濃度太大，則溶液中c(H+)的濃度較小，導(dǎo)致該復(fù)分解反應(yīng)的速率較慢。若硫酸濃度太小，則由于SO2氣體易溶于水，也不利于SO2氣體的逸出。收集SO2前應(yīng)先干燥，所以a先接d，然后e接c進(jìn)行向上排空氣法收集（長管進(jìn)，短管出）。裝置D是一個安全瓶，起到防倒吸的作用。

（2）從反應(yīng)液的pH=4.1可知生成的產(chǎn)物是NaHSO3而不是Na2SO3，起始原料是SO2和Na2CO3，所以步驟①的離子方程式為：2SO2+CO32-+H2O=2HSO3-+CO2；

（3）據(jù)硫原子守恒和Na2S2O5、Na2S2O4的化學(xué)式可知，Na2S2O5消耗量是0.5mol；

（4）①當(dāng)TOC去除率最高時，TOC的含量最低，由圖1橫坐標(biāo)可知此時n(H2O2):n(Fe2+)=1；

②當(dāng)H2O2的加入量大于40mg·L-1時，隨著H2O2含量增加去除率反而降低，說明H2O2必發(fā)生了其他副反應(yīng)，比如酸性條件下H2O2與催化劑Fe2+直接發(fā)生了反應(yīng)，從而減少了強(qiáng)氧化性的羥基自由基的濃度，使得TOC去除率下降。