Question

【題目】過二硫酸鉀（K2S2O8）在科研與工業(yè)上有重要用途。

（1）S2O82-的結(jié)構(gòu)式為[]2-，其中S元素的化合價(jià)為_____。在Ag+催化下，S2O82-能使含Mn2+的溶液變成紫紅色，氧化產(chǎn)物是_____（填離子符號）。

（2）某廠采用濕法K2S2O8氧化脫硝和氨法脫硫工藝綜合處理燃煤鍋爐煙氣，提高了煙氣處理效率，處理液還可以作為城市植被綠化的肥料。

①脫硫過程中，當(dāng)吸收液pH=6時(shí)，n(SO32-)﹕n(HSO3-)=____。[已知：25℃時(shí)，Ka1(H2SO3)＝1.5×10-2；Ka2(H2SO3)＝1.0×10-7]

②脫硝過程中依次發(fā)生兩步反應(yīng)：第1步K2S2O8將NO氧化成HNO2，第2步K2S2O8繼續(xù)氧化HNO2，第2步反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________；一定條件下，NO去除率隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。80℃時(shí)，若NO初始濃度為450 mg·m-3，t min達(dá)到最大去除率，NO去除的平均反應(yīng)速率：v(NO) =_______mol.L-1·min-1（列代數(shù)式）。

（3）過二硫酸鉀可通過“電解→轉(zhuǎn)化→提純”方法制得，電解裝置如下圖所示。

①電解時(shí)，鐵電極連接電源的______極。

②常溫下，電解液中含硫微粒主要存在形式與pH的關(guān)系如下圖所示。已知，硫酸的二級電離常數(shù)1.02×10-2，在陽極放電的離子主要是HSO4-，陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為________，陽極的電極反應(yīng)式為________。

③往電解產(chǎn)品中加入硫酸鉀，使其轉(zhuǎn)化為過二硫酸鉀粗產(chǎn)品，提純粗產(chǎn)品的方法是____________。

Answer 1

【答案】+6 MnO4- 1:10 HNO2+ K2S2O8+ H2O = HNO3 + K2SO4+ H2SO4 15×0.916×10－6/t（或13.74×10－6/t或450÷30×0.916×10－6/t） 負(fù) [0,2] 2HSO4-–2e－= S2O82-+2H+ 重結(jié)晶

【解析】

（1）根據(jù)S2O82-的結(jié)構(gòu)式判斷S的化合價(jià)，S2O82-能使含Mn2+的溶液變成紫紅色，氧化產(chǎn)物是MnO4-；

（2）①根據(jù)pH=6時(shí)，Ka2=c(SO32-)c（H+）/c(HSO3-)=1.0×10-7，計(jì)算n(SO32-)∶n(HSO3-)的比值；

②根據(jù)第2步，K2S2O8繼續(xù)氧化HNO2，K2S2O8作氧化劑，還原成H2SO4寫出化學(xué)方程式，根據(jù)速率的公式進(jìn)行計(jì)算；

（3）①電解時(shí)，鐵作陰極，鐵電極連接電源的負(fù)極；

②陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為0-2，根據(jù)S化合價(jià)不變，O由-2升高至-1價(jià)，失電子，寫出陽極的電極反應(yīng)式；

③依據(jù)兩者的溶解度差異，提純粗產(chǎn)品的方法用重結(jié)晶的方法。

（1）S2O82-的結(jié)構(gòu)式為，每個(gè)硫與4個(gè)O原子形成6個(gè)共價(jià)鍵，其中S元素的化合價(jià)為+6；在Ag+催化下，S2O82-能使含Mn2+的溶液變成紫紅色，氧化產(chǎn)物是MnO4-，故答案為：+6，MnO4-。

（2）①脫硫過程中，當(dāng)氨吸收液的pH=6時(shí)，HSO3-SO32-＋H+，Ka2=c(SO32-)c（H+）/c(HSO3-)=1.0×10-7，n(SO32-)∶n(HSO3-)=1:10，故答案為：1:10。

②脫硝過程中依次發(fā)生兩步反應(yīng)：第1步，K2S2O8將NO氧化成HNO2，第2步，K2S2O8繼續(xù)氧化HNO2，K2S2O8作氧化劑，還原成H2SO4，第2步反應(yīng)的化學(xué)方程式為HNO2+K2S2O8+H2O=HNO3+K2SO4+H2SO4；80℃時(shí)，若NO初始濃度為450mg·m-3，即450/30×10-6mol/L，tmin達(dá)到最大去除率為0.916，NO去除的平均反應(yīng)速率：v(NO)= 450÷30×0.916×10－6/tmol·L-1·min-1，故答案為：HNO2+K2S2O8+H2O=HNO3+K2SO4+H2SO4；15×0.916×10－6/t（或13.74×10－6/t或450÷30×0.916×10－6/t）。

（3）①電解時(shí)，鐵作陰極，鐵電極連接電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)極。

②常溫下，在陽極放電的離子主要是HSO4-，電解HSO4-生成S2O82-，由圖HSO4-存在的pH范圍-2～2，S2O82-存在的pH范圍0-2，陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為0-2；S化合價(jià)不變，O由-2升高至-1價(jià)，失電子，陽極的電極反應(yīng)式為2HSO4-–2e－=S2O82-+2H+；

故答案為：[0，2]；2HSO4-–2e－=S2O82-+2H+。

③往電解產(chǎn)品中加入硫酸鉀，使其轉(zhuǎn)化為過二硫酸鉀粗產(chǎn)品，依據(jù)兩者的溶解度差異，提純粗產(chǎn)品的方法用重結(jié)晶的方法，故答案為：重結(jié)晶。