Question

【題目】直接排放含SO2的煙氣會危害環境。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______________。

②NaHSO3溶液中c（SO32－）＞c（H2SO3），結合方程式解釋其原因：____________。

③已知下列反應：

SO2（g）＋2OH－（aq）＝SO32－（aq）＋H2O（l）

CO2（g）＋2OH－（aq）＝CO32－（aq）＋H2O（l）

2HSO3－（aq）＝SO32－（aq）＋SO2（g）＋H2O（l）

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

④吸收塔中的溫度不宣過高，可能的原因是______________（寫出1種即可）。

（3）制備無水Na2SO3:將中和塔中得到的Na2SO3溶液______________（填操作），過濾出的固體用無水乙醇洗滌、干燥，得無水Na2SO3固體。

Answer 1

【答案】CO32－＋H2OOH－＋HCO3－ 4~5 溶液中，HSO3－存在：HSO3－H＋＋SO32－和HSO3－＋H2CH2SO3＋OH－，HSO3－的電離程度強于水解程度 2SO2（g）＋CO32－（aq）＋H2O（1）＝2HSO3－（aq）＋CO2（g） 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 隔絕空氣，加熱濃縮至有大量固體析出，高于34℃過濾

【解析】

(1)Na2CO3為強堿弱酸鹽，水解呈堿性；

(2)①由圖象可知pH在4～5時NaHSO3的物質的量分數最高；

②NaHSO3溶液中c(SO32-)＞c(H2SO3)，說明HSO3-電離程度大于水解程度；

③已知：①SO2(g)+2OH- (aq)═SO32- (aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJmol-1，②CO2(g)+2OH- (aq)═CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJmol-1，③2HSO3- (aq)═SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJmol-1，利用蓋斯定律將①-②-③可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的熱化學方程式；

④HSO3-不穩定，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；

(3)得無水Na2SO3固體，溫度應高于34℃，且防止被氧化。

(1)Na2CO3為強堿弱酸鹽，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；

②NaHSO3溶液中存在HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-，c(SO32-)＞c(H2SO3)，說明HSO3-電離程度大于水解程度；

③已知：①SO2(g)+2OH- (aq)═SO32- (aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJmol-1，②CO2(g)+2OH- (aq)═CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJmol-1，③2HSO3- (aq)═SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJmol-1，利用蓋斯定律將①-②-③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=-88.9 kJmol-1；

④HSO3-不穩定，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，則吸收塔的溫度不易過高；

(3)得無水Na2SO3固體，溫度應高于34℃，且防止被氧化，可隔絕空氣，加熱濃縮至有大量固體析出。