Question

【题目】直接排放含SO2的烟气会危害环境。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，Na2SO37H2O 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_____。

②NaHSO3溶液中c(SO32﹣)＞c(H2SO3)，结合方程式解释其原因：_____。

③已知下列反应：

SO2(g)+2OH﹣(aq)=SO32﹣(aq)+H2O(l) △H1＝﹣164.3 kJ/mol

CO2(g)+2OH﹣(aq)=CO32﹣(aq)+H2O(l) △H2＝﹣109.4 kJ/mol

2HSO3﹣(aq)=SO32﹣(aq)+SO2(g)+H2O(l) △H3＝+34.0kJ/mol

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

④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

将中和塔中得到的Na2SO3溶液_________（填操作），过滤出的固体用无水乙醇洗涤、干燥，得无水Na2SO3固体。

Answer 1

【答案】CO32﹣+H2OOH﹣+HCO3﹣ 4～5 溶液中，HSO3﹣存在：HSO3﹣H++SO32﹣和HSO3﹣+H2OH2SO3 +OH﹣，HSO3﹣的电离程度强于水解程度 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 隔绝空气，加热浓缩至有大量固体析出，高于34℃过滤

【解析】

(1)Na2CO3为强碱弱酸盐，在溶液中CO32-发生水解反应，消耗水电离产生的H+，使溶液解呈碱性，水解的离子方程式为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；

②NaHSO3溶液中存在电离平衡HSO3-H++SO32-和水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-，c(SO32-)＞c(H2SO3)，说明HSO3-电离程度大于水解程度；

③已知：①SO2(g)+2OH-(aq)=SO32-(aq)+H2O(l) △H1=-164.3kJ/mol

②CO2(g)+2OH-(aq)=CO32-(aq)+H2O(l) △H2=-109.4kJ/mol

③2HSO3-(aq)═SO32-(aq)+SO2(g)+H2O(l) △H3=+34.0kJ/mol

利用盖斯定律将①-②-③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=-88.9 kJ/mol，

④HSO3-不稳定，易分解，如果温度过高，可导致气体的溶解度下降，且HSO3-易被氧化，因此吸收塔的温度不易过高，否则HSO3-的氧化速率加快等；

(3)得无水Na2SO3固体，温度应高于34℃，且为防止Na2SO3被氧化，要隔绝空气，加热浓缩至有大量固体析出。