Question

12．（一）最近霧霾天氣又開始肆虐我國大部分地區(qū)．其中SO₂是造成空氣污染的主要原因，利用鈉堿循環(huán)法可除去SO₂．
（1）鈉堿循環(huán)法中，吸收液為Na₂SO₃溶液，該吸收反應(yīng)的離子方程式是SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-．
（2）已知H₂SO₃的電離常數(shù)為 K₁=1.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，H₂CO₃的電離常數(shù)為 K₁=4.30×10^-7，K₂=5.60×10^-11，則下列微�？梢怨泊娴氖荁C．
A．CO₃^2-、HSO₃^-    B．HCO₃^-、HSO₃^-
C．SO₃^2-、HCO₃^-D．H₂SO₃、HCO₃^-
（二）我國是世界上發(fā)現(xiàn)和使用銅及銅器最早的國家之一，直到現(xiàn)在銅及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍然有著廣泛的應(yīng)用．
（3）常溫下Cu₂O能溶于稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和紅色固體，可以利用該性質(zhì)檢驗(yàn)工業(yè)上冶煉銅得到的粗銅中是否含有Cu₂O，寫出此反應(yīng)的離子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（4）刻蝕印刷電路的廢液中含有大量的CuCl₂、FeCl₂、FeCl₃，任意排放將導(dǎo)致環(huán)境污染和資源的浪費(fèi)，為了使FeCl₃循環(huán)利用和回收CuCl₂，現(xiàn)設(shè)計(jì)如下生產(chǎn)過程：

①試劑Y的名稱鹽酸；物質(zhì)X可以是CuO（填化學(xué)式）．
②若常溫下1L廢液中含CuCl₂、FeCl₂、FeCl₃的物質(zhì)的量濃度均為0.5mol•L^-1，則加入Cl₂氣和物質(zhì)X使溶液的pH在3.0～4.3 范圍時(shí)（設(shè)溶液體積保持不變），鐵元素完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，而CuCl₂不產(chǎn)生沉淀．（某離子的濃度小于1.0×10^-5mol•^-1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全）（ K_SP[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38、K_SP[Cu（OH）₂]=2.0×10^-20、lg5=0.7）
（三）CO₂可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃．
（5）Na₂CO₃俗稱純堿，解釋其水溶液呈堿性的原因，用離子方程式表示CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，該溶液中c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃）[用含c（HCO^-₃）、c（H₂CO₃）的關(guān)系式表示]
（6）已知25℃時(shí)，Na₂CO₃溶液的水解常數(shù)為K_b=2×10^-4，則當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時(shí)，試求溶液的pH=10．

Answer 1

分析 （一）（1）SO₂被Na₂SO₃溶液吸收生成亞硫酸氫鈉；
（2）根據(jù)Ka越大酸性越強(qiáng)，根據(jù)酸性較強(qiáng)的能與酸性較弱的酸根離子反應(yīng)；
（二）（3）常溫下Cu₂O能溶于稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和紅色固體，生成硫酸銅與Cu，根據(jù)元素守恒可知，還生成水，配平書寫離子方程式；
（4）①W中含有CuCl₂、FeCl₃，加入X使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，加入的X由于調(diào)節(jié)溶液pH值，且不引入雜質(zhì)，X為CuO等，氫氧化鐵與Y轉(zhuǎn)化為氯化鐵而重復(fù)利用，Y為鹽酸；
②根據(jù)銅離子濃度計(jì)算溶液的最大pH值，當(dāng)溶液中鐵離子濃度為10^-5mol/L時(shí)沉淀完全，溶液的最小pH值，據(jù)此根據(jù)溶度積計(jì)算溶液中氫氧根濃度，進(jìn)而計(jì)算溶液pH值；
（三）（5）碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，能發(fā)生水解生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉而使溶液呈堿性；根據(jù)原子守恒和電荷守恒計(jì)算c（OH^-）-c（H⁺）的值；
（6）依據(jù)水解平衡常數(shù)和電離平衡常數(shù)計(jì)算溶液PH．

解答 解：（一）（1）SO₂被Na₂SO₃溶液吸收生成亞硫酸氫鈉，離子反應(yīng)為SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-，
故答案為：SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-；
（2）已知Ka越大酸性越強(qiáng)，酸性較強(qiáng)的能與酸性較弱的酸根離子反應(yīng)，由于HCO₃^-的酸性小于HSO₃^-的酸性，所以HCO₃^-與SO₃^2-不反應(yīng)，即BC能共存，
故答案為：BC；
（二）（3）常溫下Cu₂O能溶于稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和紅色固體，生成硫酸銅與Cu，根據(jù)元素守恒可知，還生成水，反應(yīng)離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（4）①W中含有CuCl₂、FeCl₃，加入X使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，加入的X由于調(diào)節(jié)溶液pH值，且不引入雜質(zhì)，X為CuO等，氫氧化鐵與Y轉(zhuǎn)化為氯化鐵而重復(fù)利用，Y為鹽酸，
故答案為：鹽酸；CuO；
②銅離子開始沉淀時(shí)，溶液中c（OH^-）=$\sqrt{\frac{Ksp[Cu（OH）_{2}]}{c（C{u}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{2×1{0}^{-20}}{0.5}}$=2×10^-10mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-10}}$=5×10^-5mol/L，故溶液的最大pH=-lg5×10^-5=4.3，鐵離子濃度開始沉淀時(shí)，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}}$=10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，故溶液的最小pH=-lg10^-3=3.0，故溶液pH應(yīng)控制在3.0～4.3之間，
故答案為：3.0～4.3；
（三）（5）碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，能發(fā)生兩步水解，第一步水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，水解方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；根據(jù)原子守恒和電荷守恒計(jì)算c（OH^-）-c（H⁺）的值，根據(jù)碳原子守恒得，c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，根據(jù)溶液中電荷守恒得：2×c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），c（Na⁺ ）=0.2mol/L，所以c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃），
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃）；
（6）Kb=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}{\;}^{2-}）}$=2×10^-4，又c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1，則c（OH^-）=10^-4，結(jié)合K_W=10^-14，可得c（H⁺）=10^-10，pH=10，
故答案為：10．

點(diǎn)評 本題考查了污染物的處理方法，綜合性較強(qiáng)，涉及到離子方程式、無機(jī)物推斷、溶度積的有關(guān)計(jì)算、鹽類的水解和弱電解質(zhì)的電離、離子濃度大小的比較等知識點(diǎn)，題目難度較大，難點(diǎn)是根據(jù)溶液中電荷守恒和原子守恒計(jì)算c（OH^-）-c（H⁺）的值．