Question

【題目】二氧化硫直接排放會危害環境。利用工業廢堿渣（主要成分Na2CO3）可吸收煙氣中的SO2并制備無水Na2SO3，其流程如圖1。

已知：H2SO3、HSO3、SO32在水溶液中的物質的量分數隨pH的分布如圖2，Na2SO3·7H2O和Na2SO3的溶解度曲線如圖3。

（1）Na2CO3溶液顯堿性，用離子方程式解釋其原因：_____________________。

（2）吸收煙氣

①為提高NaHSO3的產率，應控制吸收塔中的pH為________。

②已知下列反應：

SO2(g)+2OH(aq)==SO32(aq)+H2O(l)ΔH1＝164.3kJ·mol1

CO2(g)+2OH(aq)==CO32(aq)+H2O(l)ΔH2＝109.4kJ·mol1

2HSO3(aq)==SO32(aq)+SO2(g)+H2O(l)ΔH3＝+34.0kJ·mol1

吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3的熱化學方程式是________。

③吸收塔中的溫度不宜過高，可能的原因是________（寫出1種即可）。

（3）制備無水Na2SO3

①中和塔中反應的離子方程式為_________________________________。

②從中和塔得到的Na2SO3溶液中要獲得無水Na2SO3固體，需控制溫度____________，同時還要_______________，以防止Na2SO3氧化。

Answer 1

【答案】CO32+H2OOH+HCO3 4～5 2SO2(g)+CO32(aq)+H2O(l)==2HSO3(aq)+CO2(g)ΔH＝88.9kJ·mol1 防止SO2的溶解度下降；防止HSO3受熱分解；防止HSO3的氧化速率加快等 HSO3+OH==H2O+SO32 高于34℃ 隔絕空氣

【解析】

(1)Na2CO3為強堿弱酸鹽，碳酸根水解呈堿性，離子方程式為CO32-+H2OOH-+HCO3-；
(2)①由圖象可知pH在4～5時NaHSO3的物質的量分數最高；
②已知：i：SO2(g)+2OH- (aq)=SO32- (aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJmol-1
ii：CO2(g)+2OH- (aq)=CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJmol-1

Iii：2HSO3- (aq)=SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJmol-1，
利用蓋斯定律將i-ii-iii可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的熱化學方程式為2SO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)=2HSO3-(aq)+CO2(g)△H=-88.9kJmol-1，
③HSO3-不穩定，受熱易分解；如溫度過高，可導致氣體的溶解度下降；且HSO3-易被氧化，所以吸收塔的溫度不易過高；

(3)①中和塔中亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水，離子方程式為：HSO3+OH==H2O+SO32；

②據圖可知溫度高于34℃時亞硫酸鈉的溶解度隨溫度升高開始下降，所以需控制溫度高于34℃，便于析出無水亞硫酸鈉；同時要隔絕空氣，以防止Na2SO3氧化。