Question

【題目】硫及其化合物在工業上有著廣泛的應用。完成下列填空：

(1)寫出工業上以硫磺為原料生產硫酸的第一步反應方程式______

(2)工業上用過硫酸鉀(K2S2O8)測定鋼鐵中的錳含量，主要反應如下：____Mn2++____S2O82﹣+____H2O→____MnO4﹣+____SO42﹣+______H+。配平該反應方程式，氧化產物是______

(3)用電解硫酸氫鉀的方法制取過硫酸鉀：HSO4﹣在______(填：“陽極”或“陰極”)反應生成S2O82﹣，另一極生成氫氣，生成0.1mol的S2O82﹣同時可收集到______g氫氣

(4)已知硫酸的第二級電離并不完全：HSO4﹣H++SO42﹣(Ki=1.2×10﹣2)；在0.1mol/L的硫酸氫鉀溶液中大約有30%的HSO4﹣電離，則該溶液中離子濃度由大到小排列第2位的離子是____，第4位的離子是____。往該溶液中加入硫酸氫鉀固體并保持溫度不變，則溶液中____(填：“增大”、“減小”或“不變”)

(5)已知：HSO3﹣H++SO32﹣K=1.02×10﹣7，NH4++H2ONH3H2O+H+ K=5.65×10﹣10。往亞硫酸氫銨中加入一定量的氫氧化鋇溶液，可能發生的反應離子方程式是____(選填編號)

a．HSO3﹣+Ba2++OH﹣=BaSO3↓+H2O

b．NH4++2HSO3﹣+2Ba2++3OH﹣=2BaSO3↓+2H2O+NH3H2O

c．NH4++HSO3﹣+Ba2++2OH﹣=BaSO3↓+H2O+NH3H2O

d．2NH4++4HSO3﹣+3Ba2++6OH﹣=3BaSO3↓+4H2O+2NH3H2O+SO32﹣

Answer 1

【答案】S+O2SO2 2 5 8 2 10 16 MnO4﹣ 陽極 0.2 HSO4﹣ SO42﹣ 減小 cd

【解析】

(1)以硫磺為原料生產硫酸的過程為硫燃燒生成二氧化硫，二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，三氧化硫和水反應生成硫酸，第一步反應的化學方程式為：S+O2SO2 ；

(2)反應中錳元素化合價+2價變化為+7價，電子轉移5e-，S2O82-中硫元素化合價+7價變化為SO42-中硫元素化合價+6價，電子轉移2e-，電子轉移總數為10e-，Mn2+前系數，2，S2O82-前系數為5，結合原子守恒、電荷守恒配平書寫離子方程式為：2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，反應中錳元素化合價+2價變化為+7價，做還原劑被氧化，生成氧化產物為MnO4-；
(3)用電解硫酸氫鉀的方法制取過硫酸鉀：陰離子在陽極失電子發生氧化反應，元素化合價分析可知硫元素化合價+6價變化為+7價，化合價升高失電子發生氧化反應生成S2O82-，HSO4-在陽極反應生成S2O82-，電極反應為：2HSO4--2e-═S2O82-+2H+，另一極生成氫氣，電極反應為2H++2e-=H2↑，陽極電子守恒計算，生成0.1mol的S2O82-同時，電子轉移0.2mol，S2O82-～H2↑～2e-，可收集到氫氣物質的量0.1mol，質量=0.1mol×2g/mol=0.2g；
(4)已知硫酸的第二級電離并不完全，在0.1mol/L的硫酸氫鉀溶液中大約有30%的HSO4-電離，溶液顯酸性，則溶液中離子濃度大小為c(K+)＞c(HSO4-)＞c(H+)＞c(SO42-)＞c(OH-)，則該溶液中離子濃度由大到小排列第2位的離子是HSO4-，第4位的離子是SO42-。往該溶液中加入硫酸氫鉀固體并保持溫度不變，則溶液中c(HSO4-)、c(K+)濃度增大，但對于電離平衡，HSO4-H++SO42-，硫酸氫根離子只電離不水解，氫離子濃度增大平衡逆向進行，電離程度減小，c(HSO4-)增大的多，比值減��；
(5)已知：HSO3-H++SO32- K=1.02×10-7，NH4++H2ONH3H2O+H+ K=5.65×10-10，亞硫酸氫根離子電離程度大于NH4+的水解程度，所以亞硫酸氫銨溶液中滴入氫氧化鋇溶液，氫氧根離子先和亞硫酸氫根離子反應，后與銨根離子結合生成一水合氨，反應中氫氧化鋇量不同產物不同，不足量的氫氧化鋇反應時需要滿足化學式的組成比，
a．從選項中的離子方程式分析，HSO3-+Ba2++OH-→BaSO3↓+H2O是氫氧化鋇不足量時的反應，只和亞硫酸氫根離子反應，則氫氧化鋇電離出的鋇離子和氫氧根離子全部反應，需要符合化學式的組成比，正確的應為2HSO3-+Ba2++2OH-→BaSO3↓+2H2O+SO32-，故a錯誤；
b．選項中離子方程式分析，NH4++2HSO3-+2Ba2++3OH-→2BaSO3↓+2H2O+NH3H2O，電離出2molBa2+，電離出的氫氧根離子為4mol，其中2molOH-和2mol亞硫酸氫根離子反應，2molOH-和2molNH4+離子反應，正確的反應離子方程式為：NH4++HSO3-+Ba2++2OH-→BaSO3↓+H2O+NH3H2O，故B錯誤；
c．依據b分析可知，選項中離子方程式為氫氧化鋇和亞硫酸氫銨1：1反應的離子方程式，NH4++HSO3-+Ba2++2OH-→BaSO3↓+H2O+NH3H2O，故c正確；
d.2NH4++4HSO3-+3Ba2++6OH-→3BaSO3↓+4H2O+2NH3H2O+SO32-，分析離子方程式，反應是4molNH4HSO3和3molBa(OH)2的反應，6molOH-離子先和4molHSO3-反應，剩余 2molOH-離子再和2molNH4+離子反應，剩余2molNH4+離子生成亞硫酸銨，反應的離子方程式正確，故d正確，
所以選cd。