Question

【题目】直接排放含SO2的烟气会危害环境。利用工业废碱渣（主要成分Na2CO3）可吸收烟气中的SO2并制备无水Na2SO3，其流程如图1。

已知：H2SO3、HSO3－、SO32－在水溶液中的物质的量分数随pH的分布如图2， Na2SO3·7H2O和Na2SO3的溶解度曲线如图3。

（1）Na2CO3溶液显碱性，用离子方程式解释其原因：______________。

（2）吸收烟气

①为提高NaHSO3的产率，应控制吸收塔中的pH为______________。

②NaHSO3溶液中c（SO32－）＞c（H2SO3），结合方程式解释其原因：____________。

③已知下列反应：

SO2（g）＋2OH－（aq）＝SO32－（aq）＋H2O（l）

CO2（g）＋2OH－（aq）＝CO32－（aq）＋H2O（l）

2HSO3－（aq）＝SO32－（aq）＋SO2（g）＋H2O（l）

吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3－的热化学方程式是______________。

④吸收塔中的温度不宣过高，可能的原因是______________（写出1种即可）。

（3）制备无水Na2SO3:将中和塔中得到的Na2SO3溶液______________（填操作），过滤出的固体用无水乙醇洗涤、干燥，得无水Na2SO3固体。

Answer 1

【答案】CO32－＋H2OOH－＋HCO3－ 4~5 溶液中，HSO3－存在：HSO3－H＋＋SO32－和HSO3－＋H2CH2SO3＋OH－，HSO3－的电离程度强于水解程度 2SO2（g）＋CO32－（aq）＋H2O（1）＝2HSO3－（aq）＋CO2（g） 防止SO2的溶解度下降；防止HSO3－受热分解；防止HSO3－的氧化速率加快等 隔绝空气，加热浓缩至有大量固体析出，高于34℃过滤

【解析】

(1)Na2CO3为强碱弱酸盐，水解呈碱性；

(2)①由图象可知pH在4～5时NaHSO3的物质的量分数最高；

②NaHSO3溶液中c(SO32-)＞c(H2SO3)，说明HSO3-电离程度大于水解程度；

③已知：①SO2(g)+2OH- (aq)═SO32- (aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJmol-1，②CO2(g)+2OH- (aq)═CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJmol-1，③2HSO3- (aq)═SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJmol-1，利用盖斯定律将①-②-③可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的热化学方程式；

④HSO3-不稳定，易分解，如温度过高，可导致气体的溶解度下降，且HSO3-易被氧化；

(3)得无水Na2SO3固体，温度应高于34℃，且防止被氧化。

(1)Na2CO3为强碱弱酸盐，水解呈碱性，离子方程式为CO32-+H2OOH-+HCO3-；

(2)①由图象可知pH在4～5时NaHSO3的物质的量分数最高；

②NaHSO3溶液中存在HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-，c(SO32-)＞c(H2SO3)，说明HSO3-电离程度大于水解程度；

③已知：①SO2(g)+2OH- (aq)═SO32- (aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJmol-1，②CO2(g)+2OH- (aq)═CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJmol-1，③2HSO3- (aq)═SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJmol-1，利用盖斯定律将①-②-③可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的热化学方程式为2SO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)═2HSO3-(aq)+CO2 (g)△H=-88.9 kJmol-1；

④HSO3-不稳定，易分解，如温度过高，可导致气体的溶解度下降，且HSO3-易被氧化，则吸收塔的温度不易过高；

(3)得无水Na2SO3固体，温度应高于34℃，且防止被氧化，可隔绝空气，加热浓缩至有大量固体析出。