问题 填空题

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.CO32- HSO3-      B. HCO3-   HSO3-    C. SO32-   HCO3-    D. H2SO3   HCO3-

(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:

n(SO32-):n(HSO3-)91:91:11:91
pH8.27.26.2
 

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(SO32-)+c(HSO3-)

B.c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)

C.c(H2SO3)+ c(H+)=c(SO32-)+c(OH-)

D.c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ 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,电解示意图如下:

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__________。

答案

(1)SO32-+SO2+H2O=2HSO3-(1分)

(2)BC(2分,全对得2分,有错不得分,选不全得1分)

(3)①酸(1分);在亚硫酸氢钠溶液中HSO3-存在电离平衡:HSO3-SO32-+H+和水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度,故溶液呈酸性(2分)②A(1分)

(4)①HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+(2分)②1g(1分)

题目分析:(1)亚硫酸是二元弱酸,其正盐能吸收SO2转化为酸式盐,所以钠碱循环法中,吸收液为Na2SO3溶液时反应的离子方程式为SO32-+SO2+H2O=2HSO3-。

(2)弱酸的电离常数越大,酸性越强,则根据H2SO3的电离常数为K1=1.54×10-2,K2=1.024×10-7和H2CO3的电离常数为K1=4.30×10-7,K2=5.60×10-11可知,酸性强弱顺序是H2SO3>H2CO3>HSO3->HCO3-。根据较强的酸制备减弱的酸可知,CO32-与HSO3-反应生成HCO3-和SO32-,不能大量共存;H2SO3与HCO3-反应生成CO2和HSO3-,不能大量共存。而HCO3-与HSO3-、SO32-与HCO3-均可以大量共存,答案选BC。

(3)①由于SO32-只能水解,溶液显碱性,所以根据n(SO32-):n(HSO3-)=1:91时溶液显酸性可知,NaHSO3溶液显酸性。这是由于在亚硫酸氢钠溶液中HSO3-存在电离平衡:HSO3-SO32-+H+和水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度,故溶液呈酸性。

②根据物料守恒可知,c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3),A不正确;B、由于HSO3-的电离程度强于水解程度,且均是很弱的,所以溶液中c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-),B正确;C、根据电荷守恒可知c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)和物料守恒可知c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3),溶液中c(H2SO3)+ c(H+)=c(SO32-)+c(OH-),C正确;D、符合电荷守恒c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-),D正确,答案选A。

(4)①电解池中阳极与电源的正极相连,失去电子,发生氧化反应。根据装置可知阳极有硫酸生成,由于溶液的pH=6,溶液中主要是以HSO3-存在,所以阳极主要是HSO3-放电,因此阳极上发生的电极反应式为HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+。

②电解池中阴极得到电阻,则根据装置可判断阴极是溶液中的氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑。当电极上有1mol电子转移时阴极得到0.5mol氢气,所以阴极产物的质量为0.5mol×2g/mol=1g。

单项选择题
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