Question

5．（1）利用Na₂SO₃溶液可脫除煙氣中的SO₂．Na₂SO₃可由NaOH溶液吸收SO₂制得．NaOH溶液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關系如表：

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

①由表判斷，NaHSO₃溶液顯酸性，用化學平衡原理解釋：溶液中存在：HSO₃?SO₃^2-+H⁺；HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-電離程度大于水解程度，故溶液顯酸性．
②請寫出Na₂SO₃溶液中離子濃度大小關系：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）．
（2）利用圖示裝置（電極均為惰性電極）吸收SO₂，由陰極排出的溶液可吸收NO₂．
①陰極的電極反應式為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO₂，使其轉化為無害氣體，同時有SO₃^2-生成．寫出該反應離子方程式：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O．
（3）新型氨法煙氣脫硫技術的化學原理是采用氨水吸收煙氣中的SO₂，再用一定量的磷酸與上述吸收的產物反應，得到一種復合肥．
①該復合肥料可能的化學式為（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）（只寫一種）．
②若氨水與SO₂恰好完全反應生成正鹽，則此時溶液呈堿性（填“酸”“堿”或“中”）．已知常溫下NH₃•H₂O的K_b=1.8×10^-5mol•L^-1，H₂SO₃的K_a1=1.3×10^-2mol•L^-1K_a2=6.3×10^-8mol•L^-1．
③當氨水吸收SO₂至恰好完全反應形成正鹽時，反應過程中H₂O的電離平衡移動方向為向右（填“向左”“向右”或“不”）．

Answer 1

分析 （1）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；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；
②Na₂SO₃在溶液中存在兩步水解，以第一步水解為主；
（2）①陰極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-；
②依據在堿性條件下，陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發生反應生成氮氣．
（3）①氨氣是堿性氣體，可以和酸反應生成鹽；
②氨水與SO₂恰好完全反應生成正鹽，則反應生成亞硫酸銨，根據電離平衡常數判斷離子的水解平衡常數，根據水解程度相對大小確定溶液的酸堿性；
③能水解的鹽發生水解時促進水的電離．

解答 解：（1）①由表格中的數據可知，溶液呈酸性，HSO₃^-越多，酸性越強，是因為溶液中存在：HSO₃?SO₃^2-+H⁺； HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，
故答案為：酸；溶液中存在：HSO₃?SO₃^2-+H⁺； HSO₃^-+H₂?H₂SO₃+OH^-電離程度大于水解程度，故溶液顯酸性；
②Na₂SO₃在溶液中存在兩步水解，以第一步水解為主，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，則溶液中離子濃度大小的關系為：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
（2）①依據圖示可知，陰極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-，陰極區發生反應2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發生反應，S₂O₄^2-中硫元素由+3價，變為硫酸根中硫元素為+4價，S₂O₄^2-被氧化是還原劑；二氧化氮中的氮元素化合價為+4價變為氮氣0價，二氧化氮被還原為氧化劑，依據原子守恒和得失電子守恒可得，發生的離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，
故答案為：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O；
（3）①氨氣是堿性氣體，可以和磷酸反應生成鹽，產生的鹽隨著酸的磷酸的量的多少而不同，可以產生磷酸銨，磷酸氫銨或是磷酸二氫銨，
故答案為：（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）；
②一水合氨的電離平衡常數大于亞硫酸氫根離子的電離 平衡常數，所以銨根離子的水解平衡常數小于亞硫酸根離子水解平衡常數，則亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子水解程度，所以溶液呈堿性，
故答案為：堿；
③能水解的鹽發生水解時促進水的電離，則當氨水吸收SO₂至恰好完全反應形成正鹽時，反應過程中生成弱酸弱堿鹽，水解促進水的電離，則H₂O的電離平衡向右移動；
故答案為：向右．

點評 本題考查弱電解質的電離、鹽的水解、離子濃度大小比較、電解原理的分析應用等，比較綜合，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力．