Question

最近霧霾天氣肆虐我國大部分地區。其中SO2是造成空氣的污染的主要原因，利用鈉堿循環法可除去SO2。
（1）鈉堿循環法中，吸收液為Na2SO3溶液，該反應的離子方程式是________。
（2）已知H2SO3的電離常數為K1＝1.54×10－2，K2＝1.024×10－7；H2CO3的電離常數為K1＝4.30×10－7，K2＝5.60×10－11，則下列微粒可以大量共存的是______（填序號）。
A.CO32－ HSO3－      B. HCO3－   HSO3－    C. SO32－   HCO3－    D. H2SO3   HCO3－
（3）吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32－):n(HSO3－)變化關系如下表：

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

 
①根據上表判斷NaHSO3溶液顯_______性，試解釋原因__________________________；
②在NaHSO3溶液中離子濃度關系不正確的是_______（填序號）。
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）當吸收液的pH降至約為6時，需送至電解槽處理，直至得到pH＞8的吸收液再循環利用，電解示意圖如下：

①寫出陽極上發生的電極反應式____________；
②當電極上有1mol電子轉移時陰極產物的質量為__________。

Answer 1

（1）SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－（1分）
（2）BC（2分，全對得2分，有錯不得分，選不全得1分）
（3）①酸（1分）；在亞硫酸氫鈉溶液中HSO3－存在電離平衡：HSO3－SO32－＋H＋和水解平衡HSO3－＋H2OH2SO3＋OH－，HSO3－的電離程度強于水解程度，故溶液呈酸性（2分）②A（1分）
（4）①HSO3－＋H2O－2e－＝SO42－＋3H＋（2分）②1g（1分）

試題分析：（1）亞硫酸是二元弱酸，其正鹽能吸收SO2轉化為酸式鹽，所以鈉堿循環法中，吸收液為Na2SO3溶液時反應的離子方程式為SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－。
（2）弱酸的電離常數越大，酸性越強，則根據H2SO3的電離常數為K1＝1.54×10－2，K2＝1.024×10－7和H2CO3的電離常數為K1＝4.30×10－7，K2＝5.60×10－11可知，酸性強弱順序是H2SO3＞H2CO3＞HSO3－＞HCO3－。根據較強的酸制備減弱的酸可知，CO32－與HSO3－反應生成HCO3－和SO32－，不能大量共存；H2SO3與HCO3－反應生成CO2和HSO3－，不能大量共存。而HCO3－與HSO3－、SO32－與HCO3－均可以大量共存，答案選BC。
（3）①由于SO32－只能水解，溶液顯堿性，所以根據n(SO32－):n(HSO3－)＝1:91時溶液顯酸性可知，NaHSO3溶液顯酸性。這是由于在亞硫酸氫鈉溶液中HSO3－存在電離平衡：HSO3－SO32－＋H＋和水解平衡HSO3－＋H2OH2SO3＋OH－，HSO3－的電離程度強于水解程度，故溶液呈酸性。
②根據物料守恒可知，c(Na+)＝c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3)，A不正確；B、由于HSO3－的電離程度強于水解程度，且均是很弱的，所以溶液中c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)，B正確；C、根據電荷守恒可知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正確；D、符合電荷守恒c(Na+)+ c(H+)＝2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)，D正確，答案選A。
（4）①電解池中陽極與電源的正極相連，失去電子，發生氧化反應。根據裝置可知陽極有硫酸生成，由于溶液的pH＝6，溶液中主要是以HSO3-存在，所以陽極主要是HSO3-放電，因此陽極上發生的電極反應式為HSO3－＋H2O－2e－＝SO42－＋3H＋。
②電解池中陰極得到電阻，則根據裝置可判斷陰極是溶液中的氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H＋＋2e－＝H2↑。當電極上有1mol電子轉移時陰極得到0.5mol氫氣，所以陰極產物的質量為0.5mol×2g/mol＝1g。