Question

9．研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义．
（1）加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O．
（2）25℃，在0.10mol•L^-1 H₂S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH 固体以调节溶液pH，溶液pH与c（S^2-）关系如图（忽略溶液体积的变化、H₂S的挥发）．
①pH=13时，溶液中的c（H₂S）+c（HS^-）=0.043mol•L^-1．
②某溶液含0.020mol•L^-1 Mn²⁺、0.10mol•L^-1 H₂S，当溶液pH=5时，Mn²⁺开始沉淀[已知：Ksp（MnS）=2.8×10^-13]．
（3）25℃，两种酸的电离平衡常数如表．

	Ka1	Ka2
H2SO3	1.3×10-2	6.3×10-4
H2CO3	4.2×10-7	5.6×10-11

①HSO₃^-的电离平衡常数表达式K=$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$．
②0.10mol•L^-1 Na₂SO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）．
③H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应的主要离子方程式为H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液是浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（2）①pH=13时，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根据硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②当Qc=K_sp（MnS）时开始沉淀，由此求出硫离子的浓度，结合图象得出此时的pH；
（3）①HSO₃^-的电离方程式为：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$；
②Na₂SO₃溶液显碱性，SO₃^2-存在两步水解，以第一步水解为主，水解程度较小，据此判断离子浓度关系；
③由表可知H₂SO₃的二级电离大于H₂CO₃的一级电离，则酸性强弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，所以反应的主要离子方程式为H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O，而不是为H₂SO₃+2HCO₃^-=SO₃^2-+2CO₂↑+2H₂O．

解答 解：（1）加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液是浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应的方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（2）①pH=13时，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根据硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-5.7×10^-2=0.043mol/L，故答案为：0.043；
②当Qc=K_sp（MnS）时开始沉淀，所以c（S^2-）=$\frac{Ksp（MnS）}{c（M{n}^{2+}）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{0.020}$=1.4×10^-11mol/L，结合图象得出此时的pH=5，所以pH=5时锰离子开始沉淀，
故答案为：5；
（3）①HSO₃^-的电离方程式为：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$，
故答案为：$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$；
②Na₂SO₃溶液显碱性，SO₃^2-存在两步水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，以第一步水解为主，水解程度较小，则0.1mol/L Na₂SO₃溶液中的离子浓度顺序为：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⁺）；
③由表可知H₂SO₃的二级电离大于H₂CO₃的一级电离，所以酸性强弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，所以反应的主要离子方程式为H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O，而不是为H₂SO₃+2HCO₃^-=SO₃^2-+2CO₂↑+2H₂O．
故答案为：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．

点评 本题考查元素原子结构示意图的书写、物质性质的化学方程式书写、盐的水解平衡、弱电解质电离平衡、沉淀溶解平衡的知识在离子浓度大小比较的应用，题目难度中等．