题目内容
【题目】直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应:______________。
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是________________________
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO3﹣):n(HSO3﹣)变化关系如下表:
n(SO﹣):n(HSO﹣) | 91:9 | 1:1 | 1:91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
①上表判断NaHSO3溶液显______性,用化学平衡原理解释:____________
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):____________
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),
b.c(Na+)> c(HSO3-)> c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)= c(SO32-)+ c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是_______________。
②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:__________
【答案】SO2+H2OH2SO3,2 H2SO3+O2
2H2SO4 SO2+2OH- =SO32-+H2O 酸 HSO3-存在:HSO3-
SO32-+H+和HSO3-+H2O=H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度 ab HSO3-+H2O-2e- =3H++SO42- H+在阴极得电子生成H2,溶液中的c(H+)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,吸收液得以再生
【解析】
(1)SO2在空气中被氧气氧化为SO3,SO3和水反应生成硫酸,也可以是SO2先和水反应生成亚硫酸,亚硫酸被氧气氧化为硫酸。
(2)少量的SO2和NaOH溶液反应生成Na2SO3。
(3)根据n(SO2-):n(HSO-)=1:91时溶液的pH=6.2可知NaHSO3溶液显酸性,原因是HSO-的电离程度大于其水解程度。根据电荷守恒、和表中数据可判断浓度关系。
(4)电解池中,阳极是HSO-失去电子生成SO42-,同时生成H+,导致稀硫酸浓度增大,在阴极是水电离的H+得到电子生成氢气,溶液中OH-浓度增大,和HSO-反应生成SO32-,且Na+进入阴极室,使吸收液得以再生。
(1)SO2形成硫酸型酸雨时,二氧化硫和空气中的水、氧气反应得到硫酸:SO2+H2OH2SO3,2 H2SO3+O2
2H2SO4;
(2)二氧化硫被氢氧化钠溶液吸收制备亚硫酸钠溶液时:SO2+2OH- =SO32-+H2O;
(3)根据表中数据,可知,n(SO3﹣):n(HSO3﹣)=1:91时,溶液的pH值为酸性,故NaHSO3溶液显酸性,在亚硫酸氢钠溶液中HSO3-存在:HSO3-SO32-+H+和HSO3-+H2O=H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度,故溶液呈酸性。当吸收液呈中性时,溶液中的c(H+)=c(OH-),由于溶液中存在着电荷守恒,故c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+c(OH-),可推出:c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),a正确;由于n(SO﹣):n(HSO﹣)=1:1时,溶液的pH值为7.2,故中性时一定有c(HSO3-)> c(SO32-),可推出:c(Na+)> c(HSO3-)> c(SO32-)>c(H+)=c(OH-),b正确;c不符合电荷守恒。故选ab。
(4)根据电解槽所示的变化,可知HSO3-在阳极放电的电极反应式是:HSO3-+H2O-2e- =3H++SO42-;
