Question

已知：①HSO₃^-的还原性比I^-强，②IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O．工业上利用NaIO₃和NaHSO₃反应来制取单质I₂．NaIO₃来源于自然界的矿物，NaHSO₃来源于硫酸工厂尾气处理的产物（用NaOH溶液吸收SO₂）．
（1）配平下列第②个反应，将系数填在横线上．
①NaIO₃不足时，发生反应：2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄
②NaIO₃足量时，发生反应：______NaIO₃+______NaHSO₃=______I₂+______Na₂SO₄+______H₂SO₄+______H₂O
（2）现模拟工业制取I₂．在含5molNaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液．请画出加入NaIO₃的物质的量和析出I₂单质的物质的量的关系曲线．
（3）若工业上要生产2.54吨I₂，至少需要处理标准状况下SO₂的体积分数为0.224%的硫酸厂的尾气多少立方米？

Answer 1

解：（1）化学反应中碘元素化合价从+5价降为0价，生成1mol碘单质共降低10价，硫元素的化合价从+4价升高到+6价，2molNaHSO₃生成1molNa₂SO₄共升高了4价，根据电子守恒和原子守恒，则碘酸钠的前面系数是4，亚硫酸氢钠的系数是10，即4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，故答案为：4；10；2；7；3；2；
（2）根据化学方程式4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O可以知道加入NaIO₃的物质的量和析出I₂单质的物质的量的关系是2：1，5molNaHSO₃消耗2mol碘酸钠时恰好生成碘单质1mol，即，故答案为：；
（3）NaOH溶液吸收SO₂的反应表示为：SO₂+2NaOH=NaHSO₃，结合反应4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，可以得到对应关系式：SO₂～NaHSO₃～0.2I₂，假设需要处理标准状况下SO₂的体积分数为0.224%的硫酸厂的尾气体积为V，则
SO₂～NaHSO₃～0.2I₂
1 0.2
V
解得V=5×10⁵（m³）
答：至少需要处理标准状况下SO₂的体积分数为0.224%的硫酸厂的尾气5×10⁵m³．
分析：（1）氧化还原反应中化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据电子守恒来配平方程式；
（2）根据化学方程式中NaIO₃的物质的量和析出I₂单质的物质的量的关系来画图；
（3）硫酸厂的尾气二氧化硫用氢氧化钠来吸收，结合NaHSO₃和二氧化硫以及碘单质的量来计算．
点评：本题是一道有关氧化还原反应的综合题，考查角度广，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．