Question

【题目】过二硫酸钾（K2S2O8）在科研与工业上有重要用途。

（1）S2O82-的结构式为[]2-，其中S元素的化合价为_____。在Ag+催化下，S2O82-能使含Mn2+的溶液变成紫红色，氧化产物是_____（填离子符号）。

（2）某厂采用湿法K2S2O8氧化脱硝和氨法脱硫工艺综合处理燃煤锅炉烟气，提高了烟气处理效率，处理液还可以作为城市植被绿化的肥料。

①脱硫过程中，当吸收液pH=6时，n(SO32-)﹕n(HSO3-)=____。[已知：25℃时，Ka1(H2SO3)＝1.5×10-2；Ka2(H2SO3)＝1.0×10-7]

②脱硝过程中依次发生两步反应：第1步K2S2O8将NO氧化成HNO2，第2步K2S2O8继续氧化HNO2，第2步反应的化学方程式为________________________________；一定条件下，NO去除率随温度变化的关系如图所示。80℃时，若NO初始浓度为450 mg·m-3，t min达到最大去除率，NO去除的平均反应速率：v(NO) =_______mol.L-1·min-1（列代数式）。

（3）过二硫酸钾可通过“电解→转化→提纯”方法制得，电解装置如下图所示。

①电解时，铁电极连接电源的______极。

②常温下，电解液中含硫微粒主要存在形式与pH的关系如下图所示。已知，硫酸的二级电离常数1.02×10-2，在阳极放电的离子主要是HSO4-，阳极区电解质溶液的pH范围为________，阳极的电极反应式为________。

③往电解产品中加入硫酸钾，使其转化为过二硫酸钾粗产品，提纯粗产品的方法是____________。

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） 负 [0,2] 2HSO4-–2e－= S2O82-+2H+ 重结晶

【解析】

（1）根据S2O82-的结构式判断S的化合价，S2O82-能使含Mn2+的溶液变成紫红色，氧化产物是MnO4-；

（2）①根据pH=6时，Ka2=c(SO32-)c（H+）/c(HSO3-)=1.0×10-7，计算n(SO32-)∶n(HSO3-)的比值；

②根据第2步，K2S2O8继续氧化HNO2，K2S2O8作氧化剂，还原成H2SO4写出化学方程式，根据速率的公式进行计算；

（3）①电解时，铁作阴极，铁电极连接电源的负极；

②阳极区电解质溶液的pH范围为0-2，根据S化合价不变，O由-2升高至-1价，失电子，写出阳极的电极反应式；

③依据两者的溶解度差异，提纯粗产品的方法用重结晶的方法。

（1）S2O82-的结构式为，每个硫与4个O原子形成6个共价键，其中S元素的化合价为+6；在Ag+催化下，S2O82-能使含Mn2+的溶液变成紫红色，氧化产物是MnO4-，故答案为：+6，MnO4-。

（2）①脱硫过程中，当氨吸收液的pH=6时，HSO3-SO32-＋H+，Ka2=c(SO32-)c（H+）/c(HSO3-)=1.0×10-7，n(SO32-)∶n(HSO3-)=1:10，故答案为：1:10。

②脱硝过程中依次发生两步反应：第1步，K2S2O8将NO氧化成HNO2，第2步，K2S2O8继续氧化HNO2，K2S2O8作氧化剂，还原成H2SO4，第2步反应的化学方程式为HNO2+K2S2O8+H2O=HNO3+K2SO4+H2SO4；80℃时，若NO初始浓度为450mg·m-3，即450/30×10-6mol/L，tmin达到最大去除率为0.916，NO去除的平均反应速率：v(NO)= 450÷30×0.916×10－6/tmol·L-1·min-1，故答案为：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电解时，铁作阴极，铁电极连接电源的负极，故答案为：负极。

②常温下，在阳极放电的离子主要是HSO4-，电解HSO4-生成S2O82-，由图HSO4-存在的pH范围-2～2，S2O82-存在的pH范围0-2，阳极区电解质溶液的pH范围为0-2；S化合价不变，O由-2升高至-1价，失电子，阳极的电极反应式为2HSO4-–2e－=S2O82-+2H+；

故答案为：[0，2]；2HSO4-–2e－=S2O82-+2H+。

③往电解产品中加入硫酸钾，使其转化为过二硫酸钾粗产品，依据两者的溶解度差异，提纯粗产品的方法用重结晶的方法，故答案为：重结晶。