Question

【化学——选修2：化学与技术】

甲酸钠广泛用作催化剂、稳定合成剂、印染行业的还原剂，还可用于生产保险粉、草酸和甲酸。甲酸钠用电石炉废气(75%～90% CO，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等)合成，其合成部分工艺流程如图：

（1）上述工艺用碱液洗涤的目的是___________，可能发生的反应有______________(写两个化学方程式)。

（2）上述合成工艺中采用循环喷射吸收合成，其目的是_______________；最后尾气主要成分是__________________。

（3）甲酸钠高温时分解制取草酸钠(Na₂C₂O₄)的化学方程式为__________________。

（4）在甲酸钠、氢氧化钠混合溶液中通入二氧化硫气体，可得到重要的工业产品保险粉(Na₂S₂O₄)，同时产生二氧化碳气体，该反应的离子方程式为___________________。

（5）某厂测知合成塔中甲酸钠生产产率为40%，要制得溶质质量分数为5%的HCOONa溶液1吨，需要CO在标况下的体积为________。

Answer

（1）除去其中的CO2、H2S等酸性气体

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、H2S＋2NaOH===Na2S＋2H2O

（2）使尾气中的CO被充分吸收 N2和CH4（3）2HCOONaNa2C2O4＋H2↑

（4）HCOO－＋2SO2＋OH－===S2＋CO2＋H2O（5）4.12×104 L

【解析】

试题分析：电石炉废气先除尘，然后用碱液洗涤，溶液中的二氧化碳和硫化氢反应生成盐，然后将气体通入合成塔，并加入氢氧化钠溶液，加热至160-200度，加压，最终得到甲酸钠晶体，最后剩余氮气和甲烷，将尾气排空。（1）碱液具有碱性，能吸收酸性气体，二氧化硫和硫化氢都是酸性气气体，被碱液吸收，所以作用为除去其中的CO2、H2S等酸性气体，反应方程式为：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、H2S＋2NaOH===Na2S＋2H2O。（2）反应物接触面积越大，反应越充分，合成工艺中采用循环喷射吸收合成目的是增大反应物接触面积，使尾气中的CO被充分吸收，反应过程中N2和CH4不参加反应，所以最后排空的尾气主要成分是氮气和甲烷。（3）甲酸钠高温分解生成草酸钠和氢气，方程式为2HCOONaNa2C2O4＋H2↑。（4）反应物是甲酸钠，氢氧化钠和二氧化硫，生成物是Na2S2O4和二氧化碳和水，离子方程式为：HCOO－＋2SO2＋OH－===S2＋CO2＋H2O。（5）5%的甲酸钠溶液1吨，含有甲酸钠的物质的量为1000000×5%/68=735.3摩尔，根据碳元素守恒，甲酸钠生成产率为40%，则需要一氧化碳的物质的量为735.3/40%=1838.3摩尔，一氧化碳的体积为1838.3×22.4=4.12×104 L

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用