Question

含硫废气污染严重，SO₂治理迫在眉睫．

Ⅰ．某工厂用(NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃混合溶液A吸收烟气中SO₂并制备(NH₄)₂SO₃·H₂O，已知:

溶液(1 mol·L^-1)	(NH4)2SO3	NH4HSO3
pH(25℃)	8.0	4.6

(1)“吸收”过程中，溶液A中(NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃物质的量之比变_________ (填“大”或小)．

(2)(NH₄)₂SO₃溶液呈碱性的原因是__________

(3)用不同的溶液A吸收SO₂时，SO₂吸收率和放空废气含N₂量的变化如下图．解释图中放空废气含NH₃吸收量增大的原因____________随(NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃的物质的量之比增大____．

(注:不同溶液A的体积相同，所含(NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃的总物质的量相同)

Ⅱ:Na₂SO₃同样可用于处理低浓度SO₂废气，流程如下

(4)Na₂SO₃溶液吸收SO₂的化学方程式是_______________________．

(5)测定0.1 mol·L^-1Na₂SO₃溶液先升温再降温过程中的pH，数据如下．

时刻	①	②	③	④
温度/℃	25	30	40	25
pH	9.66	9.52	9.37	9.25

解释①和④中pH不同的可能原因：___________________________________________．

(6)通过电解法可分离NaHSO₃与Na₂SO₃混合物，实现Na₂SO₃的循环利用，示意图如下

结合电极方程式，简述分离NaHSO₃与Na₂SO₃混合物的原理__________

Answer

小 SO32-+H2OHSO3-+OH-，NH4++H2ONH3·H2O+H+，SO32-的水解程度更大 使溶液中c(H+)>c(OH-) 随溶液中c(NH4+)和c(OH-)均增大，使NH4++H2ONH3·H2O+H+平衡向右移动，促进NH3逸出 SO32-+SO2+H2O==2HSO3- 在升温过程中，SO32—被空气中氧气氧化变成SO42—，使SO32—浓度下降，水解程度降低，pH降低 阳极发生4OH--4e-=O2↑+2H2O，c(OH-)降低，促进水电离，使c(H+)升高，多余的H+由a室经阳离子交换膜进入b室将b室中SO32-转化为HSO3-，阴极2H++2e-==H2↑，导致平衡HSO3-H++SO32-向右移动，生成更多SO32-，Na+从b室进入c室．最终b中Na2SO3转化为NaHSO3，c中NaHSO3转化为Na2SO3，实现分离

【解析】

(1)“吸收”过程中，溶液A中(NH4)2SO3和SO2反应生成NH4HSO3，导致(NH4)2SO3量减小，而NH4HSO3的量增大；

(2)溶液中存在SO32-+H2OHSO3-+OH-，NH4++H2ONH3·H2O+H+；

(3)SO2溶液水，导致溶液显酸性可增大NH3吸收量；c(SO32-)增大，则水解使溶液碱性增强，使NH4++H2ONH3·H2O+H+平衡向右移动；

(4)Na2SO3、SO2与水反应生成亚硫酸氢钠；

(5)根据表中数据对比说明盐的成分发生改变，导致水解程度减小；

(6)通电时，阳极水失电子生成氧气和氢离子，溶液中的氢离子经过阳离子交换膜向b室移动，氢离子与b室的SO32-反应生成HSO3-，而b室的钠离子向c室移动，c室阴极氢离子得电子生成氢气，导致HSO3-H++SO32-向右移动，c中NaHSO3转化为Na2SO3，实现分离。

(1)“吸收”过程中，溶液A中(NH4)2SO3和SO2反应生成NH4HSO3，导致(NH4)2SO3物质的量减小，而NH4HSO3物质的量增大，则其比值减小；

(2)(NH4)2SO3为弱酸弱碱盐，溶液中存在SO32-+H2OHSO3-+OH-，NH4++H2ONH3·H2O+H+，SO32-水解使溶液呈碱性，而NH4+水解呈酸性，此时溶液呈碱性则SO32-水解程度大于NH4+水解；

(3)SO2溶液水，导致溶液显酸性，即c(H+)>c(OH-)，酸性溶液可增大NH3吸收量；随(NH4)2SO3和NH4HSO3的物质的量之比增大，c(SO32-)增大，则水解使溶液碱性增强，使NH4++H2ONH3·H2O+H+平衡向右移动，促进NH3逸出；

(4)Na2SO3、SO2与水反应生成亚硫酸氢钠，方程式为Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3；

(5)根据表中数据，0.1mol·L-1Na2SO3溶液升高温度后，水的电离程度增大，pH减小；再恢复至原温度后，pH却减小，说明盐的成分发生改变，导致水解程度减小，则可能为在升温过程中，SO32-被空气中氧气氧化变成SO42-，使SO32-浓度下降，水解程度降低，pH降低；

(6)通电时，阳极水失电子生成氧气和氢离子，溶液中的氢离子经过阳离子交换膜向b室移动，氢离子与b室的SO32-反应生成HSO3-，而b室的钠离子向c室移动，c室阴极氢离子得电子生成氢气，导致HSO3-H++SO32-向右移动，c中NaHSO3转化为Na2SO3，实现分离。