Question

硫酸工厂尾气处理时用NaOH溶液吸收SO₂生成NaHSO₃，再用NaIO₃按下列反应（未配平）来制取单质I₂．NaIO₃来源于自然界的矿物．
①NaIO₃+NaHSO₃-NaI+Na₂SO₄+H₂SO₄
②IO

- 3

+I^-+H⁺-I₂+H₂O
（1）配平上述反应

 

．
（2）在含5mol NaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液．请计算开始产生单质I₂及产生单质I₂最大值时所滴入的NaIO₃的物质的量各是多少？
（3）25℃时，H₂SO₃═HSO

- 3

+H⁺的电离常数K_a=1×10^-2mol/L，则该温度下NaHSO₃的水解平衡常数K_h=

 

mol/L，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，则溶液中

c(H2SO3)

c(HS O - 3 )

将

 

（填“增大”“减小”或“不变”，下同）； 加入少量NaOH溶液，

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

的值

 

；加入少量水，水的电离程度将

 

．

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算,化学方程式的有关计算,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：计算题

分析：（1）两个反应均为氧化还原反应，由电子守恒及原子守恒分析；
（2）由已知的两个反应判断生成碘时NaIO₃的物质的量；
（3）NaHSO₃的水解平衡常数K_h=

Kw

Ka

，向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，HSO₃^-的还原性比I^-强，发生氧化还原反应H₂O+I₂+HSO₃^-=2I^-+SO₄^2-+3H⁺；加入NaOH，发生NaHSO₃+NaOH═Na₂SO₃+H₂O；加水促进电离，以此来解答．

解答： 解：（1）NaIO₃+NaHSO₃-NaI+Na₂SO₄+H₂SO₄中，I元素的化合价由+5价降低为-1价，S元素的化合价由+4价升高为+6价，由电子守恒和原子守恒可得2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄；IO₃^-+I^-+H⁺-I₂+H₂O中，I元素的化合价由+5价降低为0，I元素的化合价由-1价升高为0，则由电子守恒和原子守恒得到IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，故答案为：2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄、IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O；
（2）由2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄可知，5mol NaHSO₃恰好完全反应开始生成碘，则NaIO₃的物质的量为5×

2

6

=

5

3

mol；
由IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O可知，产生单质I₂最大值时，二者完全反应，
IO₃^-+3HSO₃^-═3SO₄^2-+I^-+3H⁺，
 1    3           1
      5          

5

3

IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O
1    5
x    

5

3

  
x=

1

3

mol，则共消耗NaIO₃的物质的量为

5

3

mol+

1

3

mol=2mol，
答：开始产生单质I₂及产生单质I₂最大值时所滴入的NaIO₃的物质的量各是

5

3

mol、2mol；
（3）NaHSO₃的水解平衡常数K_h=

Kw

Ka

=1.0×10^-12，向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，HSO₃^-的还原性比I^-强，发生氧化还原反应H₂O+I₂+HSO₃^-=2I^-+SO₄^2-+3H⁺，c（H⁺）增大，由K_a=1×10^-2mol/L=

c(H+)c(HSO3-)

c(H2SO3)

可知，溶液中

c(H2SO3)

c(HS O - 3 )

将增大；加入NaOH，发生NaHSO₃+NaOH═Na₂SO₃+H₂O，则

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

的值增大，加水促进电离，则水的电离程度增大，故答案为：1.0×10^-12；增大；增大；增大．

点评：本题考查氧化还原反应的计算及电离平衡常数的计算，为高频考点，把握氧化还原反应中电子守恒及Ka只与温度有关为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度中等．