Question

15．甲酸鈉廣泛用作催化劑、穩(wěn)定合成劑、印染行業(yè)的還原劑，還可用于生產(chǎn)保險(xiǎn)粉、草酸和甲酸．甲酸鈉用電石爐廢氣（75%～90%CO，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等）合成，其合成部分工藝流程如下：

（1）上述工藝用堿液洗滌的目的是除去其中的CO₂、H₂S等酸性氣體，可能發(fā)生的反應(yīng)有CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O（寫兩個(gè)化學(xué)方程式）．
（2）上述合成工藝中采用循環(huán)噴射吸收合成，其目的是使尾氣中的CO被充分吸收；最后尾氣主要成分是N₂、CH₄．
（3）甲酸鈉高溫時(shí)分解制取草酸鈉（Na₂C₂O₄）的化學(xué)方程式為2HCOONa$\stackrel{高溫}{→}$NaOOCCOONa+H₂↑．
（4）在甲酸鈉、氫氧化鈉混合溶液中通入二氧化硫氣體．可得到重要的工業(yè)產(chǎn)品保險(xiǎn)粉（Na₂S₂O₄），同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，該反應(yīng)的離子方程式為HCOO^-+2SO₂+OH^-=S₂O₄^2-+CO₂+H₂O．
（5）某廠測(cè)知合成塔中甲酸鈉生產(chǎn)產(chǎn)率為40%，要制得溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCOONa溶液1噸，需要CO在標(biāo)況下的體積為4.12×10⁴ L．

Answer 1

分析 電石爐廢氣（CO 75～90%，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等）先除塵，然后用堿液洗滌，溶液中CO₂、H₂S反應(yīng)生成鹽，然后將氣體通入合成塔，并加入NaOH溶液、加熱至160-200℃、加壓，最終得到HCOONa.2H₂O，最后剩余N₂和CH₄，將尾氣排空，
（1）堿液具有堿性，能吸收酸性氣體；
（2）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)越充分；最后排空的尾氣主要成分是N₂和CH₄；
（3）甲酸鈉高溫時(shí)分解生成草酸鈉和氫氣；
（4）反應(yīng)物是甲酸鈉、NaOH和二氧化硫，生成物是Na₂S₂O₄和二氧化碳、水，根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫離子方程式；
（5）根據(jù)碳元素守恒及HCOONa的質(zhì)量計(jì)算需要的CO體積；

解答 解：電石爐廢氣（CO 75～90%，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等）先除塵，然后用堿液洗滌，溶液中CO₂、H₂S反應(yīng)生成鹽，然后將氣體通入合成塔，并加入NaOH溶液、加熱至160-200℃、加壓，最終得到HCOONa.2H₂O，最后剩余N₂和CH₄，將尾氣排空，
（1）堿液具有堿性，能吸收酸性氣體，CO₂、H₂S都是酸性氣體，被堿液吸收，發(fā)生的反應(yīng)為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O，
故答案為：除去其中的CO₂、H₂S等酸性氣體；CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O；
（2）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)越充分，合成工藝中采用循環(huán)噴射吸收合成目的是增大反應(yīng)物接觸面積，使尾氣中的CO被充分吸收；反應(yīng)過(guò)程中N₂、CH₄不參加反應(yīng)，所以最后排空的尾氣主要成分是N₂和CH₄，
故答案為：使尾氣中的CO被充分吸收；N₂、CH₄；
（3）甲酸鈉高溫時(shí)分解生成草酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為2HCOONa$\stackrel{高溫}{→}$NaOOCCOONa+H₂↑，
故答案為：2HCOONa$\stackrel{高溫}{→}$NaOOCCOONa+H₂↑；
（4）反應(yīng)物是甲酸鈉、NaOH和二氧化硫，生成物是Na₂S₂O₄和二氧化碳、水，離子反應(yīng)方程式為HCOO^-+2SO₂+OH^-=S₂O₄^2-+CO₂+H₂O，
故答案為：HCOO^-+2SO₂+OH^-=S₂O₄^2-+CO₂+H₂O；
（5）5%的HCOONa溶液1噸，含有HCOONa的物質(zhì)的量為$\frac{1000000×5%}{68}$mol=735.3mol根據(jù)碳元素守恒可知，甲酸鈉生產(chǎn)產(chǎn)率為40%，需要CO的物質(zhì)的量為735.3mol÷40%=1838.3mol，CO的體積為1838.3mol×22.4L/mol=4.12×10⁴ L，
故答案為：4.12×10⁴ L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查離子反應(yīng)、基本實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確反應(yīng)原理及操作基本方法是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．