Question

【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为______，b为______。

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_______。

③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-+H2O2[Ag(S2O3)2]3-+2OH-。在实际生产中，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：_________。

（2）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（CaSO42H2O），其中的物质转化过程如图所示。

①过程Ⅰ、Ⅱ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10L上清液中的S2-转化为SO42-（S2-浓度为320mg/L），理论上共需要标准状况下的O2的体积为_______L。

Answer 1

【答案】20 2.5 实验Ⅲ溶液中生成黄色沉淀的时间最短 pH高于9.5，OH-浓度过高，反应Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag(S2O3)2]3-+2OH-被抑制，Ag浸出率低；pH低于8.5，S2O32-与H+发生反应，浓度降低，浸出反应平衡左移，浸出率低 Mn(OH)2 2S2-+9H2O +4MnO32-=S2O32-+4Mn(OH)2+10OH- 4.48

【解析】

(1)①根据探究外界条件对化学反应速率的影响的实验要求，I与II的浓度不同，需要控制温度相同；据此判断II与III的温度不同，需要控制浓度相同，据此分析判断；

②升高温度，反应速率加快；

③提高银的浸出率需要调节 pH 的范围为8.5～9.5，结合Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag( S2O3)2]3-+2OH-和Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O分析解答；

(2)①催化剂是在反应中参加反应，然后又生成的物质；②过程Ⅱ中S2-与MnO32-发生氧化还原反应；③根据反应的方程式结合电子守恒及原子守恒分析计算。

(1)①根据探究外界条件对化学反应速率的影响的实验要求，I与II的浓度不同，需要控制温度相同；据此判断II与III的温度不同，需要控制浓度相同，可知a=20，b=13-9-1.5=2.5，故答案为：20；2.5；

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实验Ⅲ溶液中生成黄色沉淀的时间最短，故答案为：实验Ⅲ溶液中生成黄色沉淀的时间最短；

③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，因为pH 高于 9.5，OH-浓度过高，反应 Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag( S2O3)2]3-+2OH-被抑制，Ag 浸出率低，而pH 低于 8.5，S2O32-与H+发生反应，浓度降低，浸出反应平衡左移，浸出率低，故答案为：pH 高于 9.5，OH-浓度过高，反应 Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag( S2O3)2]3-+2OH-被抑制，Ag 浸出率低，而pH 低于 8.5，S2O32-与H+发生反应，浓度降低，浸出反应平衡左移，浸出率低；

(2)①催化剂是在反应中参加反应，然后又生成的物质，由图可知，过程Ⅰ、Ⅱ中，起催化剂作用的物质是Mn(OH)2，故答案为：Mn(OH)2；

②根据图示，过程Ⅱ中S2-与MnO32-发生氧化还原反应，离子反应为2S2-+9H2O+4MnO32-═S2O32-+4Mn(OH)2+10OH-，故答案为：2S2-+9H2O+4MnO32-═S2O32-+4Mn(OH)2+10OH-；

③过程I中Mn(OH)2与氧气转化为MnO32-；过程Ⅱ.2S2-+9H2O+4MnO32-═S2O32-+4Mn(OH)2+10OH-；然后S2O32-与氧气反应生成SO42-，由电子守恒及原子守恒可知，存在4Mn(OH)2～4MnO32-～8e-～2O2，4MnO32-～2S2-～S2O32-；S2O32-～2SO42-～8e-～2O2，共两个过程消耗氧气，且消耗的氧气相等，因此S2-～2O2，所以将10L上清液中的S2-转化为SO42-(S2-浓度为320mg/L)，理论上共需要标准状况下的O2的体积为×2×22.4L/mol=4.48L，故答案为：4.48。