Question

【題目】優化反應條件是研究化學反應的重要方向。

（1）以硫代硫酸鈉與硫酸的反應Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O為例，探究外界條件對化學反應速率的影響，實驗方案如下表所示。

實驗序 號	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實驗表明，實驗Ⅲ的反應速率最快，支持這一結論的實驗現象為_______。

③硫代硫酸鈉可用于從含氧化銀的礦渣中浸出銀，反應如下：Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag(S2O3)2]3-+2OH-。在實際生產中，為了提高銀的浸出率需要調節pH的范圍為8.5~9.5，解釋其原因：_________。

（2）工業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（CaSO42H2O），其中的物質轉化過程如圖所示。

①過程Ⅰ、Ⅱ中，起催化劑作用的物質是_________。

②過程Ⅱ中，反應的離子方程式為________。

③根據物質轉化過程，若將10L上清液中的S2-轉化為SO42-（S2-濃度為320mg/L），理論上共需要標準狀況下的O2的體積為_______L。

Answer 1

【答案】20 2.5 實驗Ⅲ溶液中生成黃色沉淀的時間最短 pH高于9.5，OH-濃度過高，反應Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag(S2O3)2]3-+2OH-被抑制，Ag浸出率低；pH低于8.5，S2O32-與H+發生反應，濃度降低，浸出反應平衡左移，浸出率低 Mn(OH)2 2S2-+9H2O +4MnO32-=S2O32-+4Mn(OH)2+10OH- 4.48

【解析】

(1)①根據探究外界條件對化學反應速率的影響的實驗要求，I與II的濃度不同，需要控制溫度相同；據此判斷II與III的溫度不同，需要控制濃度相同，據此分析判斷；

②升高溫度，反應速率加快；

③提高銀的浸出率需要調節 pH 的范圍為8.5～9.5，結合Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag( S2O3)2]3-+2OH-和Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O分析解答；

(2)①催化劑是在反應中參加反應，然后又生成的物質；②過程Ⅱ中S2-與MnO32-發生氧化還原反應；③根據反應的方程式結合電子守恒及原子守恒分析計算。

(1)①根據探究外界條件對化學反應速率的影響的實驗要求，I與II的濃度不同，需要控制溫度相同；據此判斷II與III的溫度不同，需要控制濃度相同，可知a=20，b=13-9-1.5=2.5，故答案為：20；2.5；

②實驗表明，實驗Ⅲ的反應速率最快，支持這一結論的實驗現象為實驗Ⅲ溶液中生成黃色沉淀的時間最短，故答案為：實驗Ⅲ溶液中生成黃色沉淀的時間最短；

③實際生產中，為了提高銀的浸出率需要調節 pH 的范圍為8.5～9.5，因為pH 高于 9.5，OH-濃度過高，反應 Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag( S2O3)2]3-+2OH-被抑制，Ag 浸出率低，而pH 低于 8.5，S2O32-與H+發生反應，濃度降低，浸出反應平衡左移，浸出率低，故答案為：pH 高于 9.5，OH-濃度過高，反應 Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag( S2O3)2]3-+2OH-被抑制，Ag 浸出率低，而pH 低于 8.5，S2O32-與H+發生反應，濃度降低，浸出反應平衡左移，浸出率低；

(2)①催化劑是在反應中參加反應，然后又生成的物質，由圖可知，過程Ⅰ、Ⅱ中，起催化劑作用的物質是Mn(OH)2，故答案為：Mn(OH)2；

②根據圖示，過程Ⅱ中S2-與MnO32-發生氧化還原反應，離子反應為2S2-+9H2O+4MnO32-═S2O32-+4Mn(OH)2+10OH-，故答案為：2S2-+9H2O+4MnO32-═S2O32-+4Mn(OH)2+10OH-；

③過程I中Mn(OH)2與氧氣轉化為MnO32-；過程Ⅱ.2S2-+9H2O+4MnO32-═S2O32-+4Mn(OH)2+10OH-；然后S2O32-與氧氣反應生成SO42-，由電子守恒及原子守恒可知，存在4Mn(OH)2～4MnO32-～8e-～2O2，4MnO32-～2S2-～S2O32-；S2O32-～2SO42-～8e-～2O2，共兩個過程消耗氧氣，且消耗的氧氣相等，因此S2-～2O2，所以將10L上清液中的S2-轉化為SO42-(S2-濃度為320mg/L)，理論上共需要標準狀況下的O2的體積為×2×22.4L/mol=4.48L，故答案為：4.48。