Question

9．双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂．生产双氧水常采用蒽醌法，其反应原理和生产流程如图所示：

生产过程中，把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，在一定温度、压力和催化剂作用下进行氢化，再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水．回答下列问题：
（1）蒽醌法制备H₂O₂理论上消耗的原料是氢气和氧气，循环使用的原料是乙基蒽醌，配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是乙基蒽醌不溶于水，易溶于有机溶剂．
（2）氢化釜A中反应的化学方程式为．进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为乙基氢蒽醌．
（3）萃取塔D中的萃取剂是水，选择其作萃取剂的原因是过氧化氢易溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水．
（4）工作液再生装置F中要除净残留的H₂O₂，原因是过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸．
（5）双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO₄溶液测定，该反应的离子方程式为5H₂O₂+6H⁺+2MnO₄^-=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，一种双氧水的质量分数为27.5%（密度为1.10g•cm^-3），其浓度为8.90mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）由转化反应可知，先与氢气发生加成反应，再与氧气发生氧化反应；乙基蒽醌开始被消耗，后来又生成；乙基蒽醌不易溶于水，易溶于有机溶剂；
（2）由原理和流程可知，A中乙基蒽醌与氢气反应；进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为乙基氢蒽醌；
（3）D中萃取分离出过氧化氢溶液，则选择萃取剂为水；
（4）除净残留的H₂O₂，因过氧化氢过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸；
（5）双氧水在酸性条件下与KMnO₄溶液发生氧化还原反应生成氧气，结合c=$\frac{1000ρw}{M}$计算浓度．

解答 解：（1）由转化反应可知，乙基蒽醌先与氢气发生加成反应，再与氧气发生氧化反应，则蒽醌法制备H₂O₂理论上消耗的原料是氢气和氧气；乙基蒽醌开始被消耗，后来又生成，则循环使用的原料是乙基蒽醌，且结合流程图种再生工作液环节可知乙基蒽醌循环使用；配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是乙基蒽醌不溶于水，易溶于有机溶剂，
故答案为：氢气和氧气；乙基蒽醌；乙基蒽醌不溶于水，易溶于有机溶剂；
（2）由原理和流程可知，A中乙基蒽醌与氢气反应，反应为；进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为乙基氢蒽醌，
故答案为：；乙基氢蒽醌；
（3）D中萃取分离出过氧化氢溶液，则选择萃取剂为水，选择其作萃取剂的原因是过氧化氢易溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水，
故答案为：水；过氧化氢易溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水；
（4）工作液再生装置F中要除净残留的H₂O₂，原因是过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸，
故答案为：过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸；
（5）双氧水在酸性条件下与KMnO₄溶液发生氧化还原反应生成氧气，离子反应为5H₂O₂+6H⁺+2MnO₄^-=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，由c=$\frac{1000ρw}{M}$可知一种双氧水的质量分数为27.5%（密度为1.10g•cm^-3），其浓度为$\frac{1000×1.10×27.5%}{34}$=8.90mol/L，
故答案为：5H₂O₂+6H⁺+2MnO₄^-=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；8.90．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备实验原理、实验技能、物质的性质为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意有机物的性质及应用，题目难度中等．