Question

【题目】SO2经一系列反应可以得到硫酸和芒硝(Na2SO4·10H2O)，其转化关系如图：

(1)SO2可用于H2SO4。已知25℃、101kPa 时：

2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l) = 2H2SO4(l) ΔH1＝－456kJ/mol

SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l) ΔH2＝－130kJ/mol

则I中SO2(g)→SO3(g)的热化学方程式是_____。

(2)若Ⅲ中将SO2通入NaHCO3溶液中，反应的离子反应方程式是_____。已知：25℃时，H2CO3电离平衡常数：K1＝4.3×10-7K2＝5.6×10-11；H2SO3电离平衡常数：K1＝1.5×10-2K2＝6.0×10-8

(3)若Ⅲ中将SO2通入NaOH 溶液中，得到NaHSO3溶液，用化学用语表示NaHSO3在水溶液中存在的可逆过程_____。25℃时，SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，含硫各微粒(H2SO3、和)的物质的量分数 X(i)与溶液 pH 的关系如图所示，下列说法不正确的是_____(填字母)。

A.为获得更多的NaHSO3，应将溶液的 pH 控制在 4～5

B.pH＝3 时，溶液中 c()＞c(H2SO3)＞ c()

C.由 M 点坐标，可以计算H2SO3H+＋的电离常数

D.pH＝9 时，溶液中存在c(H+)＝c()＋2c()＋c(OH-)

(4)通过电解法可分离NaHSO3与Na2SO3混合物，如图所示，结合化学用语解释 c 室只排出Na2SO3的原因_____。

(5)步骤 IV 中可以将NaHSO3转化为Na2SO4的试剂是_____，_____(任意写两种)。

Answer 1

【答案】2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH=－196kJ/mol SO2＋=+CO2 +H2OH2SO3+ OH-，+ H+ D 2H++e－=H2，H+浓度降低，使+ H+平衡正向移动，Na+通过离子交换膜进入c室，最终生成Na2SO3 H2O2 Cl2

【解析】

根据题给的热化学方程式由盖斯定律求出；根据题给的电离常数判断酸性强弱，写出正确的离子方程式；根据NaHSO3，判断溶液中存在电离和水解平衡；由题中所给的图示信息，判断溶液中离子浓度相对大小及相关计算；根据题中图示信息，写出阳极、阴极电极反应，由阳离子交换分离NaHSO3与Na2SO3混合物；根据氧化还原反应，由化合价判断需加入氧化剂。

（1）①2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l) = 2H2SO4(l) ΔH1＝－456kJ/mol，②SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l) ΔH2＝－130kJ/mol，由盖斯定律计算①-②×2得2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH=ΔH1－ΔH2×2=(－456kJ/mol)－(－130kJ/mol)×2=－196 kJ/mol；答案为2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)　 ΔH=－196 kJ/mol。

（2）由H2CO3电离平衡常数：K1＝4.3×10-7K2＝5.6×10-11；H2SO3电离平衡常数：K1＝1.5×10-2K2＝6.0×10-8可知，亚硫酸的酸性比碳酸强，但亚硫酸氢根的酸性比碳酸的弱，因而根据强酸制弱酸的原理，SO2通入NaHCO3溶液中发生反应，生成亚硫酸氢根和二氧化碳，其离子反应方程式为SO2＋=+CO2；答案为SO2＋=+CO2。

（3）NaHSO3溶液中，HSO3-在溶液中存在电离平衡：HSO3-SO32-+span>H+，HSO3-在溶液中还存在水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-；答案为HSO3-SO32-+H+，HSO3-+H2OH2SO3+OH-。

A．图象可知，为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在45左右，故A正确；

B．由图象可知，pH=3时，溶液中c()＞c(H2SO3)，SO32-几乎没有，浓度顺序为c()＞c(H2SO3)＞c()，故B正确；

C．根据M(1.9，0.5)坐标可知，pH=1.9，X(i)=0.5，即c(H2SO3)= c()，则由H2SO3H+＋反应，其电离常数K1==10-1.9，故C正确；

D．pH=9时，溶液中存在Na+、H+、HSO3-、SO32-、OH-，由电荷守恒得出c(Na+)+c(H+)＝c()＋2c()＋c(OH-)，故D错误；

答案为D。

（4）通过电解法可分离NaHSO3与Na2SO3混合物，阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，c(OH-)降低，促进水电离，c(H+)增大，多余的H+由a室经阳离子交换膜进入b室，H+与SO32-结合生成HSO3-，Na2SO3转化为NaHSO3，阴极2H++2e-=H2↑，导致HSO3-H++SO32-正向移动，生成更多SO32-，Na+从b室进入c室，NaHSO3转化为Na2SO3，实现Na2SO3的循环利用，最终b中Na2SO3转化为NaHSO3，c中NaHSO3转化为Na2SO3，实现分离；答案为：阴极2H++2e-=H2↑，导致平衡HSO3-H++SO32-向右移动，生成更多SO32-，Na+从b室进入c室，c中NaHSO3转化为Na2SO3，实现分离。

(5) 步骤 IV 中将NaHSO3转化为Na2SO4，硫元素的化合价由+4价升高到+6价，失电子，作还原剂，因而要实现上述转化，需加入氧化剂，H2O2、Cl2等常作氧化剂，加入它们，即可实现由NaHSO3转化为Na2SO4；答案为H2O2、Cl2。