Question

4．SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環境．利用鈉堿循環法可脫除煙氣中的SO₂．

（1）在鈉堿循環法中，Na₂SO₃溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO₂制得，該反應的離子方程式是2OH^-+SO₂=H₂O+SO₃^2-．
（2）吸收液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2-），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表判斷NaHSO₃溶液顯酸性，用化學平衡原理解釋：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，顯酸性是因其電離大于其水解
②當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關系正確的是（選填字母）：ab
a．c（Na^-）=2c（SO${\;}_{3}^{-}$）+c（HSO${\;}_{3}^{2-}$）
b．c（Na^-）＞c（HSO${\;}_{3}^{-}$）＞c（SO${\;}_{3}^{2-}$）＞c（H^-）=c（OH^-）
c．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（SO${\;}_{3}^{2-}$）+c（HSO${\;}_{3}^{-}$）+c（OH^-）
（3）當吸收液的pH降至約為6時，送至電解槽再生．再生示意圖如下：
①HSO₃^-在陽極放電的電極反應式是HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺．
②當陰極室中溶液PH升至8以上時，吸收液再生并循環利用．簡述再生原理：H⁺在陰極得電子生成H₂，溶液中的c（H⁺）降低，促使HSO₃^-電離生成SO₃^2-，且Na⁺進入陰極室，吸收液得以再生．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉；
（2）①由表格中的數據可知，HSO₃^-越多，酸性越強，則電離生成氫離子；
②吸收液呈中性時，溶質為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等，結合電荷守恒解答；
（3）①當吸收液的pH降至約為6時，溶液中陰離子主要為HSO₃^-，具有還原性，在陽極上放電發生氧化反應；
②當陰極室中溶液pH升至8以上時，陰離子主要為SO₃^2-，陰極上氫離子得電子發生還原反應，同時生成亞硫酸根離子，溶液中鈉離子向陰極移動，導致生成吸收液．

解答 解：（1）反應生成亞硫酸鈉和水，離子反應為2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O，
故答案為：2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；
（2）①由表格中的數據可知，HSO₃^-越多，酸性越強，則電離生成氫離子，電離方程式為HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，顯酸性是因其電離大于其水解，
故答案為：酸；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，顯酸性是因其電離大于其水解；
②吸收液呈中性時，溶質為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等，
a．由電荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液則c（H⁺）═c（OH^-），則c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故a正確；
b．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，亞硫酸兩步水解，則離子濃度為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故b正確；
c．c（Na⁺）+c（H⁺）═c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）中不遵循電荷守恒，故c錯誤；
故答案為：ab；
（3）①當吸收液的pH降至約為6時，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極上失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺，
故答案為：HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺；
②電解時，溶液中陽離子向陰極移動，氫離子在陰極得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，導致加速HSO₃^-電離生成SO₃^2-，鈉離子進入陰極室，吸收液就可以再生，
故答案為：H⁺在陰極得電子生成H₂，溶液中的c（H⁺）降低，促使HSO₃^-電離生成SO₃^2-，且Na⁺進入陰極室，吸收液得以再生．

點評 本題考查離子濃度大小的比較、電解原理的應用，把握電解原理以及由表格中數據分析電離與水解為解答本題的關鍵，離子濃度大小比較為解答的難點，題目難度中等．