Question

SO₂是空气中主要的大气污染物，国家规定在排放前必须经过处理。

Ⅰ．碱液吸收法：工业上常用NaOH溶液做吸收液。

（1）向0.5L1 mol·L^－1的NaOH溶液中通入标准状态下11.2L的SO₂。

①写出反应的离子方程式__________；

②已知：Ka₁＝1.54×10^－2，Ka₂＝1.02×10^－7，则所得溶液呈_______（填“酸性”、“碱性”或“中性”），下列有关吸收液中粒子浓度大小关系正确的是_________。

A c（H₂SO₃）＞c（SO₃^2－）

B c（Na^＋）＋c（H⁺）＝c（HSO₃^－）＋2c（SO₃^2－）＋c（OH^－）

C c（Na^＋）＝c（H₂SO₃）＋c（HSO₃^－）＋c（SO₃^2－）

D c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2－）＞c（H⁺）＞c（OH^－）

（2）工业上也可以用Na₂SO₃溶液吸收SO₂，并用电解法处理吸收SO₂后所得溶液以实现吸收液的回收再利用，装置如下图所示：

①工作一段时间后，阴极区溶液的pH_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②写出阳极的电极反应式_______。

Ⅱ．SO₂的回收利用：

（3）SO₂与Cl₂反应可制得磺酰氯（SO₂Cl₂），反应为SO₂（g）＋Cl₂（g）SO₂Cl₂（g）。按投料比1:1把SO₂与Cl₂充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO₂的转化率与温度T的关系如下图所示：

① 该反应的ΔH________（填“＞”、“＜”或“＝”）0。

② 若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的分压平衡常数K_p＝_____（用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数）。

Answer

2OH－＋SO2=HSO3－ 酸性 BC 增大 HSO3－－2e－＋2H2O=3H+＋SO42－ ＜ 3/p

【解析】

Ⅰ(1)首先判断生成NaHSO3，再根据守恒进行判断关系；

(2)①阴极区是溶液中的氢离子放电；

②由装置图可知，右边为亚硫酸氢根失电子易被氧化为硫酸根，为阳极；

Ⅱ(3)①结合温度对反应速率的影响回答；

②根据三段式求解。

Ⅰ(1) ①标准状况下11.2L的SO2的物质的量为=0.5mol，0.5L1 mol·L－1的NaOH的物质的量为=0.5mol，按1：1反应，生成NaHSO3，故离子方程式为2OH－＋SO2=HSO3－，故答案为2OH－＋SO2=HSO3－；

②已知：Ka1＝1.54×10－2，Ka2＝1.02×10－7，可知HSO3－的电离大于水解，溶液显酸性；

A. HSO3－的电离大于水解, 则 c（H2SO3）＜c（SO32－），A项错误；

B.根据电荷守恒： c（Na＋）＋c（H+）＝c（HSO3－）＋2c（SO32－）＋c（OH－），B项正确；

C.根据元素守恒： c（Na＋）＝c（H2SO3）＋c（HSO3－）＋c（SO32－），C项正确；

D. HSO3－的电离大于水解，又水电离出氢离子，则正确的排序为c（Na＋）＞c（HSO3－）＞c（H+）＞c（SO32－）＞c（OH－），D项错误；故答案为BC；

(2)①电解池中，阴极区是溶液中的氢离子放电，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，则pH增大，故答案为：增大；

②由装置图可知，右边为亚硫酸氢根失电子易被氧化为硫酸根，为阳极，则电极反应式为HSO3--2e-+2H2O＝SO42-+3H+，故答案为：HSO3－－2e－＋2H2O=3H+＋SO42－

Ⅱ（3）①根据图象，升高温度，SO2的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应为放热反应，△H＜0，故答案为＜；

②设SO2的物质的量为1mol，则Cl2的物质的量为1mol，列三段式如下：

平衡常数K==，故答案为：3/p。