Question

10．已知常温下，H₂SO₃的电离常数K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7；H₂CO₃的电离常数K_a1=4.30×10^-7，K_a2=5.60×10^-11．
（1）下列微粒可以大量共存的是BC（填选项字母）．
A．CO₃^2-、HSO₃^-B． HCO₃^-、HSO₃^-C． SO₃^2-、HCO₃^-D． H₂SO₃、HCO₃^-
（2）已知NaHSO₃溶液显酸性，NaHSO₃溶液中离子浓度关系不正确的是A（填序号）．
A．c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）         B．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）
C．c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（OH^-）    D．c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）浓度均为0.1mol•L^-1的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-浓度从大到小的顺序为c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．
（4）H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应的主要离子方程式为H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．
（5）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（吸收液为Na₂SO₃溶液）可除去SO₂．吸收SO₂的过程中，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HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
②当电极上有1mol电子转移时阴极产物的质量为1g．
③已知：K_sp （BaSO₄）=1.0×10^-10，K_sp （BaSO₃）=5.0×10^-7．将部分被空气氧化的该溶液的pH调为10，向溶液中滴加BaCl₂溶液使SO₄^2-沉淀完全[c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5 mol•L^-1]，此时溶液中c （SO₃^2-）≤0.05mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根据Ka越大酸性越强，根据酸性较强的能与酸性较弱的酸根离子反应；
（2）在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
A．由物料守恒分析；
B．在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性；
C．根据质子守恒分析；
D．根据电荷守恒分析；
（3）阴离子的水解程度越大，离子浓度越小，生成的酸式酸根离子的浓度越大；
（4）H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸氢根离子；
（5）①阳极上阴离子放电发生氧化反应；
②阴极上为阳离子H⁺得电子生成氢气；
（6）根据K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可计算出需要放热c（Ba²⁺），进而计算最大浓度c（SO₃^2-），据此答题．

解答 解：（1）已知Ka越大酸性越强，酸性较强的能与酸性较弱的酸根离子反应，由于HCO₃^-的酸性小于HSO₃^-的酸性，所以HCO₃^-与SO₃^2-不反应，即BC能共存，
故答案为：BC；
（2）在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
A．由物料守恒可知，c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），故A错误；
B．在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性，则离子浓度为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），故B正确；
C．根据质子守恒，c（H₂SO₃）+c（H⁺）═c（SO₃^2-）+c（OH^-），故C正确；
D．根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（（HSO₃^-）+c（OH^-），故D正确；
故答案为：A；
（3）浓度均为0.1mol•L^-1的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，CO₃^2-的水解程度大于SO₃^2-，则生成的HCO₃^-浓度大于HSO₃^-的浓度，则离子浓度从大到小的顺序为c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）；
故答案为：c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）；
（4）H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸氢根离子，则反应的离子方程式为：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O；
故答案为：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O；
（5）①当吸收液的pH降至约为6时，吸收液中阴离子主要是亚硫酸氢根离子，亚硫酸氢根离子在阳极上失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案为：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
②阴极上为阳离子H⁺得电子生成氢气，其电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，所以当电极上有1mol电子转移时，生成0.5mol氢气，即阴极产物的质量为1g，
故答案为：1g；
（6）根据K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可知需要c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-5mol•L^-1，则溶液中SO₃^2-的最大浓度c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（B{a}^{2+}）}$=0.05mol•L^-1，
故答案为：0.05．

点评 本题考查了弱电解质的电离、盐的水解原理的应用、电解原理的应用，题目难度中等，注意把握离子方程式、电解原理和离子浓度大小的比较等知识点，需要注意的是比较溶液中各种离子浓度相对大小时要结合电荷守恒和物料守恒分析解答．