Question

18．直接排放含SO₂的煙氣會(huì)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(xué)方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反應(yīng)：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(yīng)的離子方程式是2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O；
（3）吸收液吸收SO₂的過(guò)程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關(guān)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(xué)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(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度關(guān)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(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，需送至電解槽再生．再生示意圖如下：

①HSO₃^-在陽(yáng)極放電的電極反應(yīng)式是HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
②當(dāng)陰極室中溶液PH升至8以上時(shí)，吸收液再生并循環(huán)利用．簡(jiǎn)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(jìn)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(yīng)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(yīng)生成亞硫酸鈉和水，注意弱電解質(zhì)寫(xiě)化學(xué)式；
（3）①根據(jù)溶液中亞硫酸氫根離子濃度和亞硫酸根離子濃度的相對(duì)大小確定溶液的酸堿性；
②根據(jù)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(guān)系；
（4）①陽(yáng)極上陰離子放電發(fā)生氧化反應(yīng)；
②陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，同時(shí)生成亞硫酸根離子，溶液中鈉離子向陰極移動(dòng)，導(dǎo)致生成吸收液．

解答 解：（1）二氧化硫是酸性氧化物，和水反應(yīng)生成亞硫酸，反應(yīng)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(yīng)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(yīng)生成鹽和水，所以二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)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(jù)表格知，當(dāng)亞硫酸氫根離子的物質(zhì)的量大于亞硫酸根離子的物質(zhì)的量時(shí)，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(shí)說(shuō)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(dāng)溶液呈中性時(shí)，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(yáng)離子所帶電荷相等，溶液呈中性時(shí)，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(shí)，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(yáng)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(yáng)離子所帶電荷相等，得c（Na⁺）+c（H^-）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故c錯(cuò)誤；
故答案為：ab；
（4）①當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，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(yáng)極上失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
②電解時(shí)，溶液中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，氫離子在陰極得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，導(dǎo)致加速HSO₃^-電離生成SO₃^2-，鈉離子進(jìn)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(jìn)入陰極室，吸收液就可以再生．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子方程式、化學(xué)方程式和離子濃度大小的比較等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，比較溶液中各種離子濃度相對(duì)大小時(shí)要結(jié)合電荷守恒和物料守恒分析解答，此點(diǎn)是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)．