Question

6．直接排放含SO₂，的烟气会形成胶雨，危害环境．利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO₂．
（1）用化学方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反应：SO₂+H₂O?H₂SO₃、2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄．
（2）在钠碱循环法中，Na₂SO₃溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO₂制得，该反应的离子方程式是2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O．
（3）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n（SO₃^2-）：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上表判断NaHSO₃溶液显酸性，用化学平衡原理解释：HSO₃^-存在HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的电离程度大于水解程度．
②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是ab
a．c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
b．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H ⁺）═c（OH^-）
c．c（Na⁺）+c（H ⁺）═c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（4）当吸收液的pH降至约为6时，送至电解槽再生．再生示意图如下：

①HSO₃^-在阳极放电的电极反应式是HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
②当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用．简述再生原理：氢离子在阴极得电子生成氢气，溶液中氢离子浓度降低，促使HSO₃^-电离生成SO₃^2-，且钠离子进入阴极室，吸收液就可以再生．

Answer 1

分析 （1）根据SO₂和先水反应生成H₂SO₃，然后H₂SO₃不稳定能被空气中的氧气氧化生成H₂SO₄；
（2）根据酸性氧化物和碱反应生成盐和水，注意弱电解质写化学式；
（3）①根据溶液中HSO₃^-浓度和SO₃^2-浓度的相对大小确定溶液的酸碱性；
②根据溶液中电荷守恒和物料守恒确定溶液中各种离子浓度的关系；
（4）①阳极上阴离子放电发生氧化反应；
②阴极上氢离子得电子发生还原反应，同时生成亚硫酸根离子，溶液中钠离子向阴极移动，导致生成吸收液．

解答 解：（1）SO₂和先水反应生成H₂SO₃，反应方程式为：SO₂+H₂O?H₂SO₃；H₂SO₃不稳定能被空气中的氧气氧化生成H₂SO₄，反应方程式为2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；
故答案为：SO₂+H₂O?H₂SO₃、2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；
（2）SO₂和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，反应方程式为：2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O；
故答案为：2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O；
（3）①在溶液中主要以HSO₃^-存在，HSO₃^-的电离很微弱，所以n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）＜1：1，根据表格知，当亚硫酸氢根离子的物质的量大于亚硫酸根离子的物质的量时，亚硫酸氢钠溶液呈酸性；亚硫酸氢根离子既能水解又能电离，亚硫酸氢钠溶液呈酸性同时说明HSO₃^-的电离程度大于水解程度．
故答案为：酸；HSO₃^-存在HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的电离程度大于水解程度；
②当溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度．
a、溶液呈电中性，溶液中阴阳离子所带电荷相等，溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，所以c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故a正确．
b、溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度，溶液中阴阳离子所带电荷相等，所以得c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-），故b正确．
c、溶液呈电中性，溶液中阴阳离子所带电荷相等，得c（Na⁺）+c（H^-）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故c错误．
故答案为：ab；
（4）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电解时，溶液中阳离子向阴极移动，氢离子在阴极得电子生成氢气，溶液中氢离子浓度降低，导致加速HSO₃^-电离生成SO₃^2-，钠离子进入阴极室，吸收液就可以再生．
故答案为：氢离子在阴极得电子生成氢气，溶液中氢离子浓度降低，促使HSO₃^-电离生成SO₃^2-，且钠离子进入阴极室，吸收液就可以再生．

点评 本题考查了污染物的处理，涉及到离子方程式、化学方程式和离子浓度大小的比较等知识点，难度中等，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．