Question

20．化学反应原理揭示了不同的物质在水溶液中有不同的行为．请按要求回答下列问题：（已知：H₂SO₃：Ka₁=1.7×10^-2，Ka₂=6.0×10^-8； NH₃•H₂O：K_b=1.8×10^-5）
（1）将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈酸性，该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为：c（NH₄⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2--）＞c（OH^-），所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）（填写表达式）
（2）用NaOH溶液吸收烟气中的SO₂，将所得的Na₂SO₃溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H₂SO₄，其原理如右图所示（电极材料为石墨）．

①图中a极要连接电源的（填“正”或“负”）负极；C口流出的物质是硫酸．
②SO₃^2-放电的电极反应式为SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应生成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢根离子电离使溶液显酸性，依据溶液中电荷守恒分析；
（2）①依据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断电极，阳离子移向阴极可以判断①图中a极要连接电源的负极，SO₃^2-在阳极失去电子变成SO₄^2-，所以C口流出的物质是H₂SO₄，
②亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子．

解答 解：（1）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，生成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢根离子电离程度大于铵根离子水解程度，使溶液呈酸性，离子浓度由大到小顺序为c（NH₄⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2--）＞c（OH^-）； c（OH^-）＜c（H⁺），电解质溶液中存在电荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）得到：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），
故答案为：酸； c（NH₄⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2--）＞c（OH^-）；c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）；
（2）①图中可知，钠离子移向a极，亚硫酸根离子移向b极，所以b极为阳极，应该接电源的正极，SO₃^2-在阳极失去电子变成SO₄^2-，所以C口流出的物质是H₂SO₄，
故答案为：负；硫酸；
②亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
故答案为：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

点评 本题考查了离子浓度大小比较和电解的原理，明确电解池工作原理是解题关键，注意电解质电极判断的方法和电极反应式书写注意问题为易错点．