Question

14．抗氧劑亞硫酸鈉可利用硫酸工業的爐氣和尾氣與純堿反應來制取，生產流程如圖1：

己知：①爐氣、尾氣中均含有SO₂、水蒸氣等；②“混合反應”中還溶解有少量Fe₂O₃、MgO等礦塵．
（1）“混合反應”中純堿（Na₂CO₃）參與反應的化學方程式為：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑（或2SO₂+Na₂CO₃+H₂O=2NaHSO₃+CO₂↑）（任寫一個）．
（2）用NaOH“除雜”時，主要的離子方程式為：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓（或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O））（任寫一個）．
（3）通過“操作I”可以得到亞硫酸鈉晶體，其操作過程包括：加熱蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾（寫出主要步驟名稱）及洗滌、干燥．
（4）硫酸生產中爐氣轉化反應為：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）．研究發現，SO₃的體積分數（SO₃%）隨溫度（T）的變化如圖2中曲線I所示．
下列判斷正確的是AC（填序號）．
A．該反應的正反應為放熱反應
B．曲線I上A、C兩點反應速率的關系是：υ_A＞υ_C
C．反應達到B點時，2υ_正（O₂）=υ_逆（SO₃）
D．已知V₂O₅的催化效果比Fe₂O₃好，若I表示用V₂O₅催化劑的曲線，則Ⅱ是Fe₂O₃作催化劑的曲線．

Answer 1

分析 （1）由工藝流程可知混合反應中為SO₂等與純堿（Na₂CO₃）的反應，SO₂與純堿（Na₂CO₃）溶液反應生成Na₂SO₃（或NaHSO₃）、CO₂；
（2）混合反應中還溶解有少量Fe₂O₃、MgO等礦塵，混合反應后的溶液中含有少量的Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等．Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等都與OH^-發生反應；
（3）從溶液中獲得固體物質應采取蒸發結晶方法；
（4）由圖象可知T₀前反應未達平衡，T₀時處于平衡狀態，T₀后升高溫度平衡向逆反應移動．
A、T₀后升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動；
B、溫度升高反應速率加快；
C、不同物質表示的正逆反應速率之比等于化學計量數之比，反應到達平衡狀態；
D、催化劑縮短到達平衡時間，平衡不移動．

解答 解：（1）SO₂與純堿（Na₂CO₃）溶液反應的方程式為SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑或2 SO₂+Na₂CO₃+H₂O=NaHSO₃+CO₂↑，
故答案為：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑或2 SO₂+Na₂CO₃+H₂O=NaHSO₃+CO₂↑；
（2）合反應后的溶液中含有少量的Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等．Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等都與OH^-發生反應，發生反應離子方程式為Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（3）從溶液中獲得固體物質應加熱蒸發、冷卻結晶、過濾、洗滌干燥，故答案為：冷卻結晶；過濾；
（4）由圖象可知T₀前反應未達平衡，T₀時處于平衡狀態，T₀后升高溫度平衡向逆反應移動．
A、T₀后升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故正反應為放熱反應，故A正確；
B、A未達平衡，B處于平衡狀態，反應速率比A點高，T₀后溫度升高反應速率加快，平衡向逆反應移動，但比B點的速率高，所以：v_A＜v_C，故B錯誤；
C、不同物質表示的正逆反應速率之比等于化學計量數之比，反應到達平衡狀態，反應達到B點時，到達平衡狀態，所以2v_正（O₂）=v_逆（SO₃），故C正確；
D、使用催化劑，加快反應速率，縮短到達平衡時間，但平衡不移動，用V₂O₅催化劑與Fe₂O₃作催化劑，到達平衡時三氧化硫的含量相同，故D錯誤；
故答案為：AC．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握制備流程中的反應及混合物分離方法為解答的關鍵，注意對工藝流程的理解及常用化學用語、化學平衡及圖象分析等，要求學生有扎實的基礎知識以及綜合運用知識解決問題的能力，綜合性較強，題目難度中等．