Question

18．直接排放含SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環(huán)境．利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO₂．
（1）用化學方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反應：SO₂+H₂O?H₂SO₃、2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；
（2）在鈉堿循環(huán)法中，Na₂SO₃溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO₂制得，該反應的離子方程式是2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O；
（3）吸收液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關系如表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

①上表判斷NaHSO₃溶液顯酸性，用化學平衡原理解釋HSO₃^-存在HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的電離程度大于水解程度；
②當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關系正確的是（選填字母）：ab；
a．c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
b．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（4）當吸收液的pH降至約為6時，需送至電解槽再生．再生示意圖如下：

①HSO₃^-在陽極放電的電極反應式是HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
②當陰極室中溶液PH升至8以上時，吸收液再生并循環(huán)利用．簡述再生原理氫離子在陰極得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，促使HSO₃^-電離生成SO₃^2-，且鈉離子進入陰極室，吸收液就可以再生．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫和水反應生成亞硫酸，亞硫酸不穩(wěn)定能被空氣中的氧氣氧化生成硫酸；
（2）二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水，注意弱電解質寫化學式；
（3）①根據溶液中亞硫酸氫根離子濃度和亞硫酸根離子濃度的相對大小確定溶液的酸堿性；
②根據溶液中電荷守恒和物料守恒確定溶液中各種離子濃度的關系；
（4）①陽極上陰離子放電發(fā)生氧化反應；
②陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應，同時生成亞硫酸根離子，溶液中鈉離子向陰極移動，導致生成吸收液．

解答 解：（1）二氧化硫是酸性氧化物，和水反應生成亞硫酸，反應方程式為：SO₂+H₂O?H₂SO₃；亞硫酸不穩(wěn)定能被空氣中的氧氣氧化生成硫酸，反應方程式為2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，
故答案為：SO₂+H₂O?H₂SO₃；2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；
（2）酸性氧化物和堿反應生成鹽和水，所以二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水，反應方程式為2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O；
（3）①在溶液中主要以HSO₃^-存在，HSO₃^-的電離很微弱，所以n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）＜1：1，根據表格知，當亞硫酸氫根離子的物質的量大于亞硫酸根離子的物質的量時，亞硫酸氫鈉溶液呈酸性，亞硫酸氫根離子既能水解又能電離，亞硫酸氫鈉溶液呈酸性同時說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度．
故答案為：酸；HSO₃^-存在HSO₃^-?H⁺+SO₃^2- 和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的電離程度大于水解程度；
②當溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度．
a．溶液呈電中性，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，所以c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故a正確；
b．溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，所以得c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-），故b正確；
c．溶液呈電中性，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，得c（Na⁺）+c（H^-）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故c錯誤；
故答案為：ab；
（4）①當吸收液的pH降至約為6時，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽極上失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
②電解時，溶液中陽離子向陰極移動，氫離子在陰極得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，導致加速HSO₃^-電離生成SO₃^2-，鈉離子進入陰極室，吸收液就可以再生．
故答案為：氫離子在陰極得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，促使HSO₃^-電離生成SO₃^2-，且鈉離子進入陰極室，吸收液就可以再生．

點評 本題考查了離子方程式、化學方程式和離子濃度大小的比較等知識點，題目難度中等，比較溶液中各種離子濃度相對大小時要結合電荷守恒和物料守恒分析解答，此點是學習的難點．