Question

已知：①HSO₃^-的還原性比I^-強(qiáng)，②IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O．工業(yè)上利用NaIO₃和NaHSO₃反應(yīng)來(lái)制取單質(zhì)I₂．NaIO₃來(lái)源于自然界的礦物，NaHSO₃來(lái)源于硫酸工廠尾氣處理的產(chǎn)物（用NaOH溶液吸收SO₂）．
（1）配平下列第②個(gè)反應(yīng)，將系數(shù)填在橫線上．
①NaIO₃不足時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄
②NaIO₃足量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：______NaIO₃+______NaHSO₃=______I₂+______Na₂SO₄+______H₂SO₄+______H₂O
（2）現(xiàn)模擬工業(yè)制取I₂．在含5molNaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液．請(qǐng)畫(huà)出加入NaIO₃的物質(zhì)的量和析出I₂單質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線．
（3）若工業(yè)上要生產(chǎn)2.54噸I₂，至少需要處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.224%的硫酸廠的尾氣多少立方米？

Answer 1

解：（1）化學(xué)反應(yīng)中碘元素化合價(jià)從+5價(jià)降為0價(jià)，生成1mol碘單質(zhì)共降低10價(jià)，硫元素的化合價(jià)從+4價(jià)升高到+6價(jià)，2molNaHSO₃生成1molNa₂SO₄共升高了4價(jià)，根據(jù)電子守恒和原子守恒，則碘酸鈉的前面系數(shù)是4，亞硫酸氫鈉的系數(shù)是10，即4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，故答案為：4；10；2；7；3；2；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O可以知道加入NaIO₃的物質(zhì)的量和析出I₂單質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系是2：1，5molNaHSO₃消耗2mol碘酸鈉時(shí)恰好生成碘單質(zhì)1mol，即，故答案為：；
（3）NaOH溶液吸收SO₂的反應(yīng)表示為：SO₂+2NaOH=NaHSO₃，結(jié)合反應(yīng)4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，可以得到對(duì)應(yīng)關(guān)系式：SO₂～NaHSO₃～0.2I₂，假設(shè)需要處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.224%的硫酸廠的尾氣體積為V，則
SO₂～NaHSO₃～0.2I₂
1 0.2
V
解得V=5×10⁵（m³）
答：至少需要處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.224%的硫酸廠的尾氣5×10⁵m³．
分析：（1）氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)電子守恒來(lái)配平方程式；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式中NaIO₃的物質(zhì)的量和析出I₂單質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系來(lái)畫(huà)圖；
（3）硫酸廠的尾氣二氧化硫用氫氧化鈉來(lái)吸收，結(jié)合NaHSO₃和二氧化硫以及碘單質(zhì)的量來(lái)計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道有關(guān)氧化還原反應(yīng)的綜合題，考查角度廣，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．