Question

5．（1）利用Na₂SO₃溶液可脱除烟气中的SO₂．Na₂SO₃可由NaOH溶液吸收SO₂制得．NaOH溶液吸收SO₂的过程中，pH随n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）变化关系如表：

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

①由表判断，NaHSO₃溶液显酸性，用化学平衡原理解释：溶液中存在：HSO₃?SO₃^2-+H⁺；HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-电离程度大于水解程度，故溶液显酸性．
②请写出Na₂SO₃溶液中离子浓度大小关系：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）．
（2）利用图示装置（电极均为惰性电极）吸收SO₂，由阴极排出的溶液可吸收NO₂．
①阴极的电极反应式为2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2-生成．写出该反应离子方程式：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O．
（3）新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO₂，再用一定量的磷酸与上述吸收的产物反应，得到一种复合肥．
①该复合肥料可能的化学式为（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）（只写一种）．
②若氨水与SO₂恰好完全反应生成正盐，则此时溶液呈碱性（填“酸”“碱”或“中”）．已知常温下NH₃•H₂O的K_b=1.8×10^-5mol•L^-1，H₂SO₃的K_a1=1.3×10^-2mol•L^-1K_a2=6.3×10^-8mol•L^-1．
③当氨水吸收SO₂至恰好完全反应形成正盐时，反应过程中H₂O的电离平衡移动方向为向右（填“向左”“向右”或“不”）．

Answer 1

分析 （1）①由表格中的数据可知，HSO₃^-越多，酸性越强，则电离生成氢离子；吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，结合电荷守恒解答；
②Na₂SO₃在溶液中存在两步水解，以第一步水解为主；
（2）①阴极上HSO₃^-得电子生成S₂O₄^2-；
②依据在碱性条件下，阴极排出的溶液为S₂O₄^2-，二氧化氮与其发生反应生成氮气．
（3）①氨气是碱性气体，可以和酸反应生成盐；
②氨水与SO₂恰好完全反应生成正盐，则反应生成亚硫酸铵，根据电离平衡常数判断离子的水解平衡常数，根据水解程度相对大小确定溶液的酸碱性；
③能水解的盐发生水解时促进水的电离．

解答 解：（1）①由表格中的数据可知，溶液呈酸性，HSO₃^-越多，酸性越强，是因为溶液中存在：HSO₃?SO₃^2-+H⁺； HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
故答案为：酸；溶液中存在：HSO₃?SO₃^2-+H⁺； HSO₃^-+H₂?H₂SO₃+OH^-电离程度大于水解程度，故溶液显酸性；
②Na₂SO₃在溶液中存在两步水解，以第一步水解为主，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，则溶液中离子浓度大小的关系为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
故答案为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
（2）①依据图示可知，阴极上HSO₃^-得电子生成S₂O₄^2-，阴极区发生反应2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
故答案为：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②阴极排出的溶液为S₂O₄^2-，二氧化氮与其发生反应，S₂O₄^2-中硫元素由+3价，变为硫酸根中硫元素为+4价，S₂O₄^2-被氧化是还原剂；二氧化氮中的氮元素化合价为+4价变为氮气0价，二氧化氮被还原为氧化剂，依据原子守恒和得失电子守恒可得，发生的离子方程式为4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，
故答案为：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O；
（3）①氨气是碱性气体，可以和磷酸反应生成盐，产生的盐随着酸的磷酸的量的多少而不同，可以产生磷酸铵，磷酸氢铵或是磷酸二氢铵，
故答案为：（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）；
②一水合氨的电离平衡常数大于亚硫酸氢根离子的电离 平衡常数，所以铵根离子的水解平衡常数小于亚硫酸根离子水解平衡常数，则亚硫酸根离子水解程度大于铵根离子水解程度，所以溶液呈碱性，
故答案为：碱；
③能水解的盐发生水解时促进水的电离，则当氨水吸收SO₂至恰好完全反应形成正盐时，反应过程中生成弱酸弱碱盐，水解促进水的电离，则H₂O的电离平衡向右移动；
故答案为：向右．

点评 本题考查弱电解质的电离、盐的水解、离子浓度大小比较、电解原理的分析应用等，比较综合，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．