Question

最近雾霾天气肆虐我国大部分地区．其中SO₂是造成空气的污染的主要原因，利用钠碱循环法可除去SO₂．
（1）钠碱循环法中，吸收液为Na₂SO₃溶液，该反应的离子方程式是

 

．
（2）已知H₂SO₃的电离常数为K1=1.54×10-2，K2=1.024×10-7；H2CO3的电离常数为K1=4.30×10-7，K2=5.60×10-11，则下列微粒可以大量共存的是

 

（填序号）．
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的过程中，pH随n(SO32-)：n(HSO3-)变化关系如下表：
①根据上表判断NaHSO₃溶液显

 

性，试解释原因

 

；
②在NaHSO₃溶液中离子浓度关系不正确的是

 

（填序号）．
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）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽处理，直至得到pH＞8的吸收液再循环利用，电解示意图如图所示：
①写出阳极上发生的电极反应式

 

；
②当电极上有1mol电子转移时阴极产物的质量为

 

．

Answer 1

分析：（1）SO₂被Na₂SO₃溶液吸收生成亚硫酸氢钠；
（2）根据Ka越大酸性越强，根据酸性较强的能与酸性较弱的酸根离子反应；
（3）①由表格中的数据可知，HSO₃^-越多，酸性越强，则电离生成氢离子；
②在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
A．由物料守恒分析；
B．在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性；
C．根据质子守恒分析；
D．根据电荷守恒分析；
（4）①阳极上阴离子放电发生氧化反应；
②阴极上为阳离子H⁺得电子生成氢气．

解答：解：（1）SO₂被Na₂SO₃溶液吸收生成亚硫酸氢钠，离子反应为SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-，故答案为：SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-；
（2）已知Ka越大酸性越强，酸性较强的能与酸性较弱的酸根离子反应，由于HCO₃^-的酸性小于HSO₃^-的酸性，所以HCO₃^-与SO₃^2-不反应，即BC能共存，
故答案为：BC；
（3）①由表格中的数据可知，HSO₃^-越多，酸性越强，则电离生成氢离子，电离方程式为HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，显酸性是因其电离大于其水解，
故答案为：酸；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，显酸性是因其电离程度大于其水解程度；
②在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
A．由物料守恒可知，c（Na⁺）═c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），故A错误；
B．在NaHSO₃溶液中，电离程度大于水解程度，溶液显酸性，则离子浓度为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），故B正确；
C．根据质子守恒，c（H₂SO₃）+c（H⁺）═c（SO₃^2-）+c（OH^-），故C正确；
D．根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（SO₃^2-）+c（（HSO₃^-）+c（OH^-），故D正确；
故答案为：A；
（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阴极上为阳离子H⁺得电子生成氢气，其电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，所以当电极上有1mol电子转移时，生成0.5mol氢气，即阴极产物的质量为1g，
故答案为：1g．

点评：本题考查了污染物的处理方法，涉及到离子方程式、电解原理和离子浓度大小的比较等知识点，难度较大，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．