Question

2．Na₂S₂O₃•5H₂O可作為高效脫氯劑，工業(yè)上用硫鐵礦（FeS₂）為原料制備該物質(zhì)的流程如圖1．

已知：I．氣體A可以使品紅溶液褪色，與硫化氫（H₂S）混合能獲得單質(zhì)硫．
Ⅱ．pH約為11的條件下，單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽．
回答下列問(wèn)題：
（1）沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動(dòng)使之達(dá)到“沸騰”狀態(tài)，其目的是使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率．（2）吸收塔中的原料B可以選用B（填字母序號(hào)）．
a．NaCl溶液             b．Na₂CO₃溶液            c．Na₂SO₄溶液
（3）某小組同學(xué)用如圖2的裝置模擬制備Na₂S₂O₃ 的過(guò)程（加熱裝置已略去）．
①A中使用70%的硫酸比用98%的濃硫酸反應(yīng)速率快，其原因是該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H⁺與SO₃^2-反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c（H⁺）和c（SO₃^2-）都較大，生成SO₂速率更快．裝置B的作用是防止倒吸．
②C中制備Na₂S₂O₃發(fā)生的連續(xù)反應(yīng)有：Na₂S+H₂O+SO₂═Na₂SO₃+H₂S、2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O 或 2H₂S+H₂SO₃═3S↓+3H₂O和Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃．
（4）工程師設(shè)計(jì)了從硫鐵礦獲得單質(zhì)硫的工藝，將粉碎的硫鐵礦用過(guò)量的稀鹽酸浸取，得到單質(zhì)硫和硫化氫氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS₂+2HCl═FeCl₂+H₂S↑+S．

Answer 1

分析 硫鐵礦在沸騰爐中燃燒生成氧化鐵與二氧化硫，氣體A為二氧化硫，溶液D蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫代硫酸鈉晶體，故D為Na₂S₂O₃，單質(zhì)單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽，則溶液C為Na₂SO₃，故原料B為可以為碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液．
（1）使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率；
（2）B稀釋二氧化硫轉(zhuǎn)化為亞硫酸鈉；
（3）A為制備二氧化硫，二氧化硫在C中與硫化鈉溶液反應(yīng)得到硫化氫，硫化氫與二氧化硫反應(yīng)得到S單質(zhì)，S單質(zhì)與亞硫酸鈉反應(yīng)得到硫代硫酸鈉，C中反應(yīng)導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)減小，B裝置作用是防止倒吸；
（4）由題目信息可知，F(xiàn)eS₂與HCl反應(yīng)生成H₂S、S，同時(shí)還生成FeCl₂．

解答 解：硫鐵礦在沸騰爐中燃燒生成氧化鐵與二氧化硫，氣體A為二氧化硫，溶液D蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫代硫酸鈉晶體，故D為Na₂S₂O₃，單質(zhì)單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽，則溶液C為Na₂SO₃，故原料B為可以為碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液．
（1）沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動(dòng)使之達(dá)到“沸騰”狀態(tài)，其目的是：使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率，
故答案為：使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率；
（2）B吸收二氧化硫轉(zhuǎn)化為亞硫酸鈉，碳酸鈉可以與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉與二氧化碳，而NaCl、硫酸鈉不與二氧化硫反應(yīng)，故選：B；
（3）A為制備二氧化硫，二氧化硫在C中與硫化鈉溶液反應(yīng)得到硫化氫，硫化氫與二氧化硫反應(yīng)得到S單質(zhì)，S單質(zhì)與亞硫酸鈉反應(yīng)得到硫代硫酸鈉，C中反應(yīng)導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)減小，B裝置作用是防止倒吸．
①該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H⁺與SO₃^2-反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c（H⁺）和c（SO₃^2-）都較大，生成SO₂速率更快；B裝置的作用是防止倒吸，
故答案為：該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H⁺與SO₃^2-反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c（H⁺）和c（SO₃^2-）都較大，生成SO₂速率更快；防止倒吸；
②C中制備Na₂S₂O₃發(fā)生的連續(xù)反應(yīng)有：Na₂S+H₂O+SO₂═Na₂SO₃+H₂S、2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O 或 2H₂S+H₂SO₃═3S↓+3H₂O 和Na₂SO₃+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃，
故答案為：2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O 或 2H₂S+H₂SO₃═3S↓+3H₂O 和Na₂SO₃+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃；
（4）由題目信息可知，F(xiàn)eS₂與HCl反應(yīng)生成H₂S、S，同時(shí)還生成FeCl₂，反應(yīng)方程式為：FeS₂+2HCl═FeCl₂+H₂S↑+S，
故答案為：FeS₂+2HCl═FeCl₂+H₂S↑+S．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)操作步驟、原理的分析評(píng)價(jià)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．