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【题目】优化反应条件是研究化学反应的重要方向。

1)以硫代硫酸钠与硫酸的反应Na2S2O3 + H2SO4= Na2SO4 + SO2+ S↓ + H2O为例,探究外界条件对化学反应速率的影响,实验方案如下表所示。

实验

序号

Na2S2O3溶液

H2SO4溶液

蒸馏水

温度/

浓度/(mol/L)

体积/mL

浓度/(mol/L)

体积/mL

体积/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________________________b________________

②实验表明,实验III的反应速率最快,支持这一结论的实验现象为_________________________

2)硫代硫酸钠可用于从含氧化银的矿渣中浸出银,反应如下:Ag2O + 4S2O32- + H2O 2[Ag(S2O3)2]3- + 2OH-,实际生产中,为了提高银的浸出率需要调节pH的范围为8.5~9.5,解释其原因________

3)工业上常用空气催化氧化法除去电石渣浆(含CaO)上清液中的S2-,并制取石膏(CaSO4·2H2O),其中的物质转化过程如下图所示。

①过程III中,起催化剂作用的物质是_______________

②过程II中,反应的离子方程式为_________

③根据物质转化过程,若将10 L上清液中的S2-转化为SO42-S2-浓度为320 mg/L),理论上共需要标准状况下的O2的体积为___________L

【答案】20 2.5 实验III中出现浑浊所需时间最短 pH小于8.5c(H+)增大,H+S2O32-反应使c(S2O32-)减小,不利于反应正向进行,浸出率下降;若pH大于9.5c(OH-)增大,不利于反应正向进行,浸出率下降 Mn(OH)2 4MnO32- +2S2- + 9H2O = S2O32- + 4Mn(OH)2↓ + 10OH- 4.48

【解析】

1探究反应速率的影响遵循控制变量的思想,实验I和实验II中溶液的体积不同,则温度应相同,则a20,实验II和实验III,温度不同,则其他变量应相同,则b2.5

答案为:202.5

根据反应Na2S2O3 + H2SO4= Na2SO4 + SO2+ S↓ + H2O可知,通过实验现象能表现出反应快慢的现象是产生硫沉淀的速度,硫沉淀出现越快表明反应速率越快,能表明实验III的反应速率最快的实验现象为出现浑浊所需时间最短,

答案为:实验III中出现浑浊所需时间最短;

2)根据Ag2O + 4S2O32- + H2O 2[Ag(S2O3)2]3- + 2OH-为可逆反应,若pH小于8.5c(H+)增大,H+S2O32-反应使c(S2O32-)减小,不利于反应正向进行,浸出率下降;若pH大于9.5c(OH-)增大,不利于反应正向进行,浸出率下降,

答案为:若pH小于8.5c(H+)增大,H+S2O32-反应使c(S2O32-)减小,不利于反应正向进行,浸出率下降;若pH大于9.5c(OH-)增大,不利于反应正向进行,浸出率下降;

3根据过程III中的转化关系,起催化剂作用的物质是Mn(OH)2

答案为:Mn(OH)2

根据转化关系图,过程IIS2-MnO32-生成S2O32-Mn(OH)2,根据氧化还原反应得失电子守恒和物料守恒,反应的离子方程式为4MnO32- +2S2- + 9H2O = S2O32- + 4Mn(OH)2↓ + 10OH-

③10 L上清液中的S2-的物质的量==0.1mol,根据物质转化过程,S2-转化为S2O32-过程中需要消耗氧气,S2O32-转化为SO42-也需要消耗氧气,0.1mol S2-转化为S2O32-时,硫元素的化合价由-2价变为+2,共失去0.1mol×4=0.4mol电子;氧气转变为水时氧元素由0价变为-2价,即1mol氧气转移4mol电子,根据电子得失守恒,得到0.4mol电子需要氧气的物质的量==0.1mol;根据反应4MnO32- +2S2- + 9H2O = S2O32- + 4Mn(OH)2↓ + 10OH-0.1mol S2-参与反应生成S2O32-的物质的量=×0.1mol=0.05mol0.05mol S2O32-转化为SO42-,硫元素的化合价由+2价变为+6价,共失去0.05mol×2×4=0.4mol电子,氧气由0价变为-2价,即1mol氧气转移4mol电子,根据电子得失守恒,得到0.4mol电子需要氧气的物质的量==0.1mol;则上清液中的S2-转化为SO42-过程中一共需要氧气的物质的量=0.1mol+0.1mol=0.2mol,标准状况下的O2的体积=0.2mol×22.4L/mol=4.48L

答案为:4.48

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______________________________________________________

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