Question

【题目】二氧化硫直接排放会危害环境。利用工业废碱渣（主要成分Na2CO3）可吸收烟气中的SO2并制备无水Na2SO3，其流程如图1。

已知：H2SO3、HSO3、SO32在水溶液中的物质的量分数随pH的分布如图2，Na2SO3·7H2O和Na2SO3的溶解度曲线如图3。

（1）Na2CO3溶液显碱性，用离子方程式解释其原因：_____________________。

（2）吸收烟气

①为提高NaHSO3的产率，应控制吸收塔中的pH为________。

②已知下列反应：

SO2(g)+2OH(aq)==SO32(aq)+H2O(l)ΔH1＝164.3kJ·mol1

CO2(g)+2OH(aq)==CO32(aq)+H2O(l)ΔH2＝109.4kJ·mol1

2HSO3(aq)==SO32(aq)+SO2(g)+H2O(l)ΔH3＝+34.0kJ·mol1

吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3的热化学方程式是________。

③吸收塔中的温度不宜过高，可能的原因是________（写出1种即可）。

（3）制备无水Na2SO3

①中和塔中反应的离子方程式为_________________________________。

②从中和塔得到的Na2SO3溶液中要获得无水Na2SO3固体，需控制温度____________，同时还要_______________，以防止Na2SO3氧化。

Answer 1

【答案】CO32+H2OOH+HCO3 4～5 2SO2(g)+CO32(aq)+H2O(l)==2HSO3(aq)+CO2(g)ΔH＝88.9kJ·mol1 防止SO2的溶解度下降；防止HSO3受热分解；防止HSO3的氧化速率加快等 HSO3+OH==H2O+SO32 高于34℃ 隔绝空气

【解析】

(1)Na2CO3为强碱弱酸盐，碳酸根水解呈碱性，离子方程式为CO32-+H2OOH-+HCO3-；
(2)①由图象可知pH在4～5时NaHSO3的物质的量分数最高；
②已知：i：SO2(g)+2OH- (aq)=SO32- (aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJmol-1
ii：CO2(g)+2OH- (aq)=CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJmol-1

Iii：2HSO3- (aq)=SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJmol-1，
利用盖斯定律将i-ii-iii可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的热化学方程式为2SO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)=2HSO3-(aq)+CO2(g)△H=-88.9kJmol-1，
③HSO3-不稳定，受热易分解；如温度过高，可导致气体的溶解度下降；且HSO3-易被氧化，所以吸收塔的温度不易过高；

(3)①中和塔中亚硫酸氢钠和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，离子方程式为：HSO3+OH==H2O+SO32；

②据图可知温度高于34℃时亚硫酸钠的溶解度随温度升高开始下降，所以需控制温度高于34℃，便于析出无水亚硫酸钠；同时要隔绝空气，以防止Na2SO3氧化。