Question

(12分)雙氧水、過硫酸鉀是工業上常用的氧化劑、消毒劑。工業上以鉑為陽極，鉛或石墨為陰極，電解NH₄HSO₄溶液得過硫酸銨【(NH₄)₂S₂O₈】溶液，其工藝流程為：

（1）將電解后的溶液送往水解器中在減壓條件下水解、蒸餾、濃縮分離，精餾得過氧化氫的水溶液，剩余溶液再循環使用。
①寫出電解NH₄HSO₄溶液的化學方程式             
②寫出水解器中(NH₄)₂S₂O₈溶液的水解方程式              。
③鉑價格昂貴，試分析電槽陽極用鉑不用鉛的原因            。
④試分析水解器中使用減壓水解、蒸餾的原因              。
（2）在電解后的過硫酸銨溶液中加入硫酸氫鉀，析出過硫酸鉀固體，過硫酸鉀具有強氧化性，常被還原為硫酸鉀，80℃以上易發生分解。
①將0.40 mol過硫酸鉀與0.20 mol硫酸配制成1 L溶液，在80 ℃條件下加熱并在t時刻向溶液中滴加入少量FeCl₃溶液，測定溶液中各成分的濃度如右圖所示（H⁺濃度未畫出）。圖中物質X的化學式為         。

②已知硫酸錳（MnSO₄）和過硫酸鉀（K₂S₂O₇）兩種鹽溶液在銀離子催化下可發生反應，得到紫紅色溶液。此反應的離子反應方程式                .

Answer 1

（1）①2NH₄HSO₄(NH₄)₂S₂O₈＋H₂（2分）
②(NH₄)₂S₂O₈＋2H₂O = 2NH₄HSO₄+H₂O₂（2分
③鉛會在陽極失電子生成陽離子進入溶液，且在陽極生成的S₂O₈^2-會氧化鉛（2分）
④減壓水解、蒸餾是為了減少雙氧水的分解損失。（2分）
（2）①H₂O₂  （2分）
②2Mn^2＋＋5S₂O₈^2－＋8H₂O  2MnO₄^－＋10SO₄^2－＋16H^＋（2分）

解析試題分析：（1）電解和水解的反應式均可根據題中所給反應物和生成物書寫，可得①2NH₄HSO₄(NH₄)₂S₂O₈＋H₂，②(NH₄)₂S₂O₈＋2H₂O = 2NH₄HSO₄+H₂O₂。③使用鉑的原因是，鉛會在陽極失電子生成陽離子進入溶液，且在陽極生成的S₂O₈^2-會氧化鉛。④減壓水解、蒸餾是為了減少雙氧水的分解損失。（2）①剛開始，S₂O₈^2－發生反應，產生H₂O₂ ，而H₂O₂ 易分解，滴入少量FeCl₃溶液，即是滴入了催化劑，加快了H₂O₂ 的分解，故在t時含量迅速降低。故物質X就是H₂O₂ 。②得到紫紅色溶液，即有高錳酸根生成，故反應離子式為2Mn^2＋＋5S₂O₈^2－＋8H₂O  2MnO₄^－＋10SO₄^2－＋16H^＋
考點：工藝流程
點評：本題屬于常規工藝流程題，需要利用化學反應原理對生產工藝進行分析，其中涉及的化學原理都是常見化學物質的性質，接下來的小題會涉及不同的知識點來解答，要利用到物質的特殊化學性質，學生應當對這部分知識熟練掌握，最后的圖像題，還是將圖像信息轉化為化學的文字信息來理解。