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最近雾霾天气肆虐我国大部分地区。其中SO2是造成空气的污染的主要原因,利用钠碱循...

最近雾霾天气肆虐我国大部分地区。其中SO2是造成空气的污染的主要原因,利用钠碱循环法可除去SO2。

(1)钠碱循环法中,吸收液为Na2SO3溶液,该反应的离子方程式是________。

(2)已知H2SO3的电离常数为K1=1.54×10-2,K2=1.024×10-7;H2CO3的电离常数为K1=4.30×10-7,K2=5.60×10-11,则下列微粒可以大量共存的是______(填序号)。

A.CO32- HSO3-      B. HCO3-   HSO3-    C. SO32-   HCO3-    D. H2SO3   HCO3-

(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:

n(SO32-):n(HSO3-)

91:9

1:1

1:91

pH

8.2

7.2

6.2

 

①根据上表判断NaHSO3溶液显_______性,试解释原因__________________________;

②在NaHSO3溶液中离子浓度关系不正确的是_______(填序号)。

A.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

B.c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)

C.c(H2SO3)+ c(H+)=c(SO32-)+c(OH-)

D.c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)

(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽处理,直至得到pH>8的吸收液再循环利用,电解示意图如下:

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①写出阳极上发生的电极反应式____________;

②当电极上有1mol电子转移时阴极产物的质量为__________。

 

(1)SO32-+SO2+H2O=2HSO3-(1分) (2)BC(2分,全对得2分,有错不得分,选不全得1分) (3)①酸(1分);在亚硫酸氢钠溶液中HSO3-存在电离平衡:HSO3-SO32-+H+和水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度,故溶液呈酸性(2分) ②A(1分) (4)①HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+(2分) ②1g(1分) 【解析】 试题分析:(1)亚硫酸是二元弱酸,其正盐能吸收SO2转化为酸式盐,所以钠碱循环法中,吸收液为Na2SO3溶液时反应的离子方程式为SO32-+SO2+H2O=2HSO3-。 (2)弱酸的电离常数越大,酸性越强,则根据H2SO3的电离常数为K1=1.54×10-2,K2=1.024×10-7和H2CO3的电离常数为K1=4.30×10-7,K2=5.60×10-11可知,酸性强弱顺序是H2SO3>H2CO3>HSO3->HCO3-。根据较强的酸制备减弱的酸可知,CO32-与HSO3-反应生成HCO3-和SO32-,不能大量共存;H2SO3与HCO3-反应生成CO2和HSO3-,不能大量共存。而HCO3-与HSO3-、SO32-与HCO3-均可以大量共存,答案选BC。 (3)①由于SO32-只能水解,溶液显碱性,所以根据n(SO32-):n(HSO3-)=1:91时溶液显酸性可知,NaHSO3溶液显酸性。这是由于在亚硫酸氢钠溶液中HSO3-存在电离平衡:HSO3-SO32-+H+和水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度,故溶液呈酸性。 ②根据物料守恒可知,c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3),A不正确;B、由于HSO3-的电离程度强于水解程度,且均是很弱的,所以溶液中c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-),B正确;C、根据电荷守恒可知c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)和物料守恒可知c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3),溶液中c(H2SO3)+ c(H+)=c(SO32-)+c(OH-),C正确;D、符合电荷守恒c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-),D正确,答案选A。 (4)①电解池中阳极与电源的正极相连,失去电子,发生氧化反应。根据装置可知阳极有硫酸生成,由于溶液的pH=6,溶液中主要是以HSO3-存在,所以阳极主要是HSO3-放电,因此阳极上发生的电极反应式为HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+。 ②电解池中阴极得到电阻,则根据装置可判断阴极是溶液中的氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑。当电极上有1mol电子转移时阴极得到0.5mol氢气,所以阴极产物的质量为0.5mol×2g/mol=1g。 考点:考查亚硫酸盐的性质、盐类水解、弱电解质的电离、电离常数的应用、溶液中离子浓度大小比较以及电化学原理的应用与计算
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考点分析:
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工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:

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已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Al(OH)3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

 

回答下列问题:

(1)反应I溶液中存在的金属阳离子有__________________。

(2)加入NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的______(填“Fe3+”、“Fe2+”或“A13+”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是_____________。

(3)反应II的离子方程式为__________。在实际生产中,反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作为________。若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2物质的量为__________。

(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2+离子,可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子。该水解反应的离子方程式为__________________________。

 

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欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO3的质量分数可采用以下四种方法。

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方法四:不使用化学试剂,使用实验室常用仪器。

按要求回答下列问题:

(1)方法一是将HCO3-离子转化为沉淀并称重,则试剂A为______________(填化学式)溶液;操作2包括_______________________。

(2)方法二操作1中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒,还需要___________________;操作2的名称是__________;该样品中NaHCO3的质量分数为_________(用含m、a的表达式表示)。

(3)根据方法三中所用的实验装置,除了称量试样质量外,还需测定的实验数据是_______________;仔细分析该实验装置,由此测得的数据计算出的实验结果有可能偏高也有可能偏低,偏高的原因可能是______________________________;偏低的原因可能是____________________________。

(4)方法四的实验原理是________________(用化学方程式表示)。

 

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为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和甲中加热装置已略,气密性已检验)。

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实验步骤:

1.在甲装置中,打开活塞a,加热,待装置中充满黄绿色气体时,与丙装置连接。

2.当丙装置中FeC12溶液变黄时,停止加热。

3.打开活塞c,使约2mL的溶液滴入试管中,检验溶液中的离子。

4.在乙装置中,打开活塞b,待空气排尽后,将乙中产生的气体通入上述丙装置变黄后的溶液中,一段时间后,停止。

5.更新丙中试管,打开活塞c,使约2mL的溶液滴入试管中,检验溶液中的离子。

回答下列问题:

(1)甲中发生反应的化学方程式为______________________。

(2)用70%的硫酸制取SO2,反应速率比用98%的硫酸快,原因是____________。

(3)实验中,证明氧化性Fe3+>SO2的离子方程式为_____________。

(4)有I、II、III三组同学分别完成了上述实验,实验结果如下:

 

步骤3溶液中含有的离子

步骤5溶液中含有的离子

I

既有Fe3+又有Fe2+

有SO42-

有Fe3+无Fe2+

有SO42-

有Fe3+无Fe2+

有Fe2+

 

上述实验结果一定能够证明Cl2>Fe3+>SO2的是______(填“I”、“II”或“III”)。

 

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(1)已知反应及几种物质中化学键断裂时的能量变化如下所示:

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)                △H=-184kJ/mol

4HCl (g)+O2(g)=2Cl2 (g) +2H2O (g)    △H=-115.6kJ/mol

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①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式为_________________________________;

②断开1mol H—O键所需能量约为_________________________kJ。

(2)已知某反应的平衡常数表达式为:K=满分5 manfen5.com,它所对应的化学方程式为________________。

(3)已知反应N2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.com2NH3(g)  △H<0在400℃时K=0.5,此条件下在0.5L的密闭容器中进行该反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应υ(N2)正______υ(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的措施是_______(填序号)。

A.缩小体积增大压强        B.升高温度

C.加催化剂                D.使氨气液化移走

(4)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:A(g)+3B(g)满分5 manfen5.com2C(g)+D(s) △H,其化学平衡常数K与T的关系如下表:

T/K

300

400

500

……

K/(mol·L-1)2

4×106

8×107

1.2×109

……

①断送该反应的△H_________0(填“>”或“<”);

②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是______(填序号)。

A.3 υ(B)正=2υ(C)逆       B.A和B的转化率相等

C.容器内压强保持不变    D.混合气体的密度保持不变

 

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短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。X氢化物的水溶液显碱性;Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等;Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料;W是常见的非金属元素,主要以钠盐的形式存在于海水中。

(1)Y在元素周期表中的位置是________;X氢化物的电子式为_________。

(2)X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时,溶液呈_______(填“酸”、“碱”或“中”)性,用离子方程式表示其原因是________。

(3)Y-Ag2O电池是应用广泛的鱼雷电池,其原理如下图所示。

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该电池的负极反应式是________。

(4)Z和W比较,非金属性较弱的是________(填元素符号),下列可以验证这一结论的是_________

(填序号)。

a.元素在地壳中的含量

b.最高价氧化物对应水化物的酸性

c.断开氢化物中1mol H—Z或H—W键所需的能量

d.Z与W以共价键形成化合物时,Z或W显示的电性

 

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