Question

最近雾霾天气肆虐我国大部分地区。其中SO2是造成空气的污染的主要原因，利用钠碱循环法可除去SO2。

（1）钠碱循环法中，吸收液为Na2SO3溶液，该反应的离子方程式是________。

（2）已知H2SO3的电离常数为K1＝1.54×10－2，K2＝1.024×10－7；H2CO3的电离常数为K1＝4.30×10－7，K2＝5.60×10－11，则下列微粒可以大量共存的是______（填序号）。

A.CO32－ HSO3－      B. HCO3－   HSO3－    C. SO32－   HCO3－    D. H2SO3   HCO3－

（3）吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32－):n(HSO3－)变化关系如下表：

n(SO32－):n(HSO3－)	91:9	1:1	1:91
pH	8.2	7.2	6.2

 

①根据上表判断NaHSO3溶液显_______性，试解释原因__________________________；

②在NaHSO3溶液中离子浓度关系不正确的是_______（填序号）。

A．c(Na+)＝2c(SO32-)+c(HSO3-)

B．c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)

C．c(H2SO3)+ c(H+)＝c(SO32-)+c(OH-)

D．c(Na+)+ c(H+)＝2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)

（4）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽处理，直至得到pH＞8的吸收液再循环利用，电解示意图如下：

①写出阳极上发生的电极反应式____________；

②当电极上有1mol电子转移时阴极产物的质量为__________。

 

Answer 1

【答案】

（1）SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－（1分）

（2）BC（2分，全对得2分，有错不得分，选不全得1分）

（3）①酸（1分）；在亚硫酸氢钠溶液中HSO3－存在电离平衡：HSO3－SO32－＋H＋和水解平衡HSO3－＋H2OH2SO3＋OH－，HSO3－的电离程度强于水解程度，故溶液呈酸性（2分） ②A（1分）

（4）①HSO3－＋H2O－2e－＝SO42－＋3H＋（2分） ②1g（1分）

【解析】

试题分析：（1）亚硫酸是二元弱酸，其正盐能吸收SO2转化为酸式盐，所以钠碱循环法中，吸收液为Na2SO3溶液时反应的离子方程式为SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－。

（2）弱酸的电离常数越大，酸性越强，则根据H2SO3的电离常数为K1＝1.54×10－2，K2＝1.024×10－7和H2CO3的电离常数为K1＝4.30×10－7，K2＝5.60×10－11可知，酸性强弱顺序是H2SO3＞H2CO3＞HSO3－＞HCO3－。根据较强的酸制备减弱的酸可知，CO32－与HSO3－反应生成HCO3－和SO32－，不能大量共存；H2SO3与HCO3－反应生成CO2和HSO3－，不能大量共存。而HCO3－与HSO3－、SO32－与HCO3－均可以大量共存，答案选BC。

（3）①由于SO32－只能水解，溶液显碱性，所以根据n(SO32－):n(HSO3－)＝1:91时溶液显酸性可知，NaHSO3溶液显酸性。这是由于在亚硫酸氢钠溶液中HSO3－存在电离平衡：HSO3－SO32－＋H＋和水解平衡HSO3－＋H2OH2SO3＋OH－，HSO3－的电离程度强于水解程度，故溶液呈酸性。

②根据物料守恒可知，c(Na+)＝c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3)，A不正确；B、由于HSO3－的电离程度强于水解程度，且均是很弱的，所以溶液中c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)，B正确；C、根据电荷守恒可知c(Na+)+ c(H+)＝2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)和物料守恒可知c(Na+)＝c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3)，溶液中c(H2SO3)+ c(H+)＝c(SO32-)+c(OH-)，C正确；D、符合电荷守恒c(Na+)+ c(H+)＝2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)，D正确，答案选A。

（4）①电解池中阳极与电源的正极相连，失去电子，发生氧化反应。根据装置可知阳极有硫酸生成，由于溶液的pH＝6，溶液中主要是以HSO3-存在，所以阳极主要是HSO3-放电，因此阳极上发生的电极反应式为HSO3－＋H2O－2e－＝SO42－＋3H＋。

②电解池中阴极得到电阻，则根据装置可判断阴极是溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。当电极上有1mol电子转移时阴极得到0.5mol氢气，所以阴极产物的质量为0.5mol×2g/mol＝1g。

考点：考查亚硫酸盐的性质、盐类水解、弱电解质的电离、电离常数的应用、溶液中离子浓度大小比较以及电化学原理的应用与计算