Question

最近霧霾天氣肆虐我國大部分地區．其中SO₂是造成空氣的污染的主要原因，利用鈉堿循環法可除去SO₂．
（1）鈉堿循環法中，吸收液為Na₂SO₃溶液，該反應的離子方程式是

 

．
（2）已知H₂SO₃的電離常數為K1=1.54×10-2，K2=1.024×10-7；H2CO3的電離常數為K1=4.30×10-7，K2=5.60×10-11，則下列微粒可以大量共存的是

 

（填序號）．
A.C

O

2- 3

  B.HS

O

- 3

 HC

O

- 3

  C.S

O

2- 3

   D.H2SO3_  

N（SO   2- 3 ）：n（HSO   - 3 ）	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

（3）吸收液吸收SO₂的過程中，pH隨n(SO32-)：n(HSO3-)變化關系如下表：
①根據上表判斷NaHSO₃溶液顯

 

性，試解釋原因

 

；
②在NaHSO₃溶液中離子濃度關系不正確的是

 

（填序號）．
A．c（Na⁺）═2c（SO

2- 3

）+c（HSO

- 3

）
B．c（Na⁺）＞c（HSO

- 3

）＞c（H⁺）＞c（SO

2- 3

）＞c（OH^-）
C．c（H₂SO₃）+c（H⁺）═c（SO

2- 3

）+c（OH^-）
D．c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（SO

2- 3

）+c（HSO

- 3

）+c（OH^-）
（4）當吸收液的pH降至約為6時，需送至電解槽處理，直至得到pH＞8的吸收液再循環利用，電解示意圖如圖所示：
①寫出陽極上發生的電極反應式

 

；
②當電極上有1mol電子轉移時陰極產物的質量為

 

．

Answer 1

分析：（1）SO₂被Na₂SO₃溶液吸收生成亞硫酸氫鈉；
（2）根據Ka越大酸性越強，根據酸性較強的能與酸性較弱的酸根離子反應；
（3）①由表格中的數據可知，HSO₃^-越多，酸性越強，則電離生成氫離子；
②在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，
A．由物料守恒分析；
B．在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性；
C．根據質子守恒分析；
D．根據電荷守恒分析；
（4）①陽極上陰離子放電發生氧化反應；
②陰極上為陽離子H⁺得電子生成氫氣．

解答：解：（1）SO₂被Na₂SO₃溶液吸收生成亞硫酸氫鈉，離子反應為SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-，故答案為：SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-；
（2）已知Ka越大酸性越強，酸性較強的能與酸性較弱的酸根離子反應，由于HCO₃^-的酸性小于HSO₃^-的酸性，所以HCO₃^-與SO₃^2-不反應，即BC能共存，
故答案為：BC；
（3）①由表格中的數據可知，HSO₃^-越多，酸性越強，則電離生成氫離子，電離方程式為HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，顯酸性是因其電離大于其水解，
故答案為：酸；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，顯酸性是因其電離程度大于其水解程度；
②在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，
A．由物料守恒可知，c（Na⁺）═c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），故A錯誤；
B．在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，則離子濃度為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），故B正確；
C．根據質子守恒，c（H₂SO₃）+c（H⁺）═c（SO₃^2-）+c（OH^-），故C正確；
D．根據電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（SO₃^2-）+c（（HSO₃^-）+c（OH^-），故D正確；
故答案為：A；
（4）①當吸收液的pH降至約為6時，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽極上失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
②陰極上為陽離子H⁺得電子生成氫氣，其電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，所以當電極上有1mol電子轉移時，生成0.5mol氫氣，即陰極產物的質量為1g，
故答案為：1g．

點評：本題考查了污染物的處理方法，涉及到離子方程式、電解原理和離子濃度大小的比較等知識點，難度較大，需要注意的是比較溶液中各種離子濃度相對大小時要結合電荷守恒和物料守恒分析解答．