Question

【題目】優(yōu)化反應(yīng)條件是研究化學(xué)反應(yīng)的重要方向。

（1）以硫代硫酸鈉與硫酸的反應(yīng)Na2S2O3 + H2SO4= Na2SO4 + SO2+ S↓ + H2O為例，探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)方案如下表所示。

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	Na2S2O3溶液		H2SO4溶液		蒸餾水	溫度/℃
	濃度/(mol/L)	體積/mL	濃度/(mol/L)	體積/mL	體積/mL
I	0.1	1.5	0.1	1.5	10	20
II	0.1	2.5	0.1	1.5	9	a
III	0.1	b	0.1	1.5	9	30

①表中，a為________________________，b為________________。

②實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)III的反應(yīng)速率最快，支持這一結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_________________________。

（2）硫代硫酸鈉可用于從含氧化銀的礦渣中浸出銀，反應(yīng)如下：Ag2O + 4S2O32- + H2O 2[Ag(S2O3)2]3- + 2OH-，實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高銀的浸出率需要調(diào)節(jié)pH的范圍為8.5~9.5，解釋其原因________

（3）工業(yè)上常用空氣催化氧化法除去電石渣漿（含CaO）上清液中的S2-，并制取石膏（CaSO4·2H2O），其中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如下圖所示。

①過程I、II中，起催化劑作用的物質(zhì)是_______________。

②過程II中，反應(yīng)的離子方程式為_________。

③根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，若將10 L上清液中的S2-轉(zhuǎn)化為SO42-（S2-濃度為320 mg/L），理論上共需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2的體積為___________L。

Answer 1

【答案】20 2.5 實(shí)驗(yàn)III中出現(xiàn)渾濁所需時(shí)間最短 若pH小于8.5，c(H+)增大，H+與S2O32-反應(yīng)使c(S2O32-)減小，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降；若pH大于9.5，c(OH-)增大，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降 Mn(OH)2 4MnO32- +2S2- + 9H2O = S2O32- + 4Mn(OH)2↓ + 10OH- 4.48

【解析】

（1）①探究反應(yīng)速率的影響遵循控制變量的思想，實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)II中溶液的體積不同，則溫度應(yīng)相同，則a為20，實(shí)驗(yàn)II和實(shí)驗(yàn)III，溫度不同，則其他變量應(yīng)相同，則b為2.5，

答案為：20；2.5；

②根據(jù)反應(yīng)Na2S2O3 + H2SO4= Na2SO4 + SO2+ S↓ + H2O可知，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能表現(xiàn)出反應(yīng)快慢的現(xiàn)象是產(chǎn)生硫沉淀的速度，硫沉淀出現(xiàn)越快表明反應(yīng)速率越快，能表明實(shí)驗(yàn)III的反應(yīng)速率最快的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為出現(xiàn)渾濁所需時(shí)間最短，

答案為：實(shí)驗(yàn)III中出現(xiàn)渾濁所需時(shí)間最短；

（2）根據(jù)Ag2O + 4S2O32- + H2O 2[Ag(S2O3)2]3- + 2OH-為可逆反應(yīng)，若pH小于8.5，c(H+)增大，H+與S2O32-反應(yīng)使c(S2O32-)減小，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降；若pH大于9.5，c(OH-)增大，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降，

答案為：若pH小于8.5，c(H+)增大，H+與S2O32-反應(yīng)使c(S2O32-)減小，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降；若pH大于9.5，c(OH-)增大，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降；

（3）①根據(jù)過程I、II中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，起催化劑作用的物質(zhì)是Mn(OH)2，

答案為：Mn(OH)2；

②根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，過程II中S2-與MnO32-生成S2O32-和Mn(OH)2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒和物料守恒，反應(yīng)的離子方程式為4MnO32- +2S2- + 9H2O = S2O32- + 4Mn(OH)2↓ + 10OH-，

③10 L上清液中的S2-的物質(zhì)的量==0.1mol，根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，S2-轉(zhuǎn)化為S2O32-過程中需要消耗氧氣，S2O32-轉(zhuǎn)化為SO42-也需要消耗氧氣，0.1mol S2-轉(zhuǎn)化為S2O32-時(shí)，硫元素的化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?/span>+2，共失去0.1mol×4=0.4mol電子；氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)樗畷r(shí)氧元素由0價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)，即1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電子得失守恒，得到0.4mol電子需要氧氣的物質(zhì)的量==0.1mol；根據(jù)反應(yīng)4MnO32- +2S2- + 9H2O = S2O32- + 4Mn(OH)2↓ + 10OH-，0.1mol S2-參與反應(yīng)生成S2O32-的物質(zhì)的量=×0.1mol=0.05mol，0.05mol S2O32-轉(zhuǎn)化為SO42-，硫元素的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?/span>+6價(jià)，共失去0.05mol×2×4=0.4mol電子，氧氣由0價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)，即1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電子得失守恒，得到0.4mol電子需要氧氣的物質(zhì)的量==0.1mol；則上清液中的S2-轉(zhuǎn)化為SO42-過程中一共需要氧氣的物質(zhì)的量=0.1mol+0.1mol=0.2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2的體積=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，

答案為：4.48。