Question

20．化學反應原理揭示了不同的物質在水溶液中有不同的行為．請按要求回答下列問題：（已知：H₂SO₃：Ka₁=1.7×10^-2，Ka₂=6.0×10^-8； NH₃•H₂O：K_b=1.8×10^-5）
（1）將等物質的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，所得溶液呈酸性，該溶液中各離子濃度由大到小的順序為：c（NH₄⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2--）＞c（OH^-），所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）（填寫表達式）
（2）用NaOH溶液吸收煙氣中的SO₂，將所得的Na₂SO₃溶液進行電解，可循環再生NaOH，同時得到H₂SO₄，其原理如右圖所示（電極材料為石墨）．

①圖中a極要連接電源的（填“正”或“負”）負極；C口流出的物質是硫酸．
②SO₃^2-放電的電極反應式為SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）等物質的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應生成亞硫酸氫銨，亞硫酸氫根離子電離使溶液顯酸性，依據溶液中電荷守恒分析；
（2）①依據電解質溶液中陰陽離子的移動方向判斷電極，陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質是H₂SO₄，
②亞硫酸根離子在陽極失去電子發生氧化反應生成硫酸根離子．

解答 解：（1）若將等物質的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，生成亞硫酸氫銨，亞硫酸氫根離子電離程度大于銨根離子水解程度，使溶液呈酸性，離子濃度由大到小順序為c（NH₄⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2--）＞c（OH^-）； c（OH^-）＜c（H⁺），電解質溶液中存在電荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）得到：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），
故答案為：酸； c（NH₄⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2--）＞c（OH^-）；c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）；
（2）①圖中可知，鈉離子移向a極，亞硫酸根離子移向b極，所以b極為陽極，應該接電源的正極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質是H₂SO₄，
故答案為：負；硫酸；
②亞硫酸根離子在陽極失去電子發生氧化反應生成硫酸根離子，電極反應式為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

點評 本題考查了離子濃度大小比較和電解的原理，明確電解池工作原理是解題關鍵，注意電解質電極判斷的方法和電極反應式書寫注意問題為易錯點．