Question

硫酸工厂尾气处理时用NaOH溶液吸收SO₂生成NaHSO₃，再用NaIO₃按下列反应（配平）来制取单质I₂。NaIO₃来源于自然界的矿物。

① NaIO₃ + NaHSO₃— NaI + Na₂SO₄ + H₂SO₄       ② IO₃^－＋I^－＋H^＋—I₂＋H₂O

（1）配平上述反应

（2）在含5molNaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液。请计算开始产生单质I₂及产生单质I₂最大值时所滴入的NaIO₃的物质的量各是多少？

（3）25℃时，H₂SO₃  HSO₃^- + H⁺的电离常数K_a= 1×10^-2 mol/L，则该温度下NaHSO₃的水解平衡常数K_h=          mol/L，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，则溶液中将         （填“增大”“减小”或“不变”，下同）； 加入少量NaOH溶液，的值           ；加入少量水，水的电离程度将             。

Answer

（1）2NaIO3 + 6NaHSO3 ＝2NaI + 3Na2SO4 + 3H2SO4      IO3－＋5I－＋6H＋= 3I2＋3H2O

（2）5/3mol   2mol    （3）1.0×10-12，增大，增大，增大

【解析】

试题分析：（1）这两个反应均为氧化还原反应，要符合电子守恒和原子守恒。对第二个反应来说，是离子反应，还要符合电荷守恒。配平后的方程式为：2NaIO3 + 6NaHSO3 ＝2NaI + 3Na2SO4 + 3H2SO4  IO3－＋5I－＋6H＋= 3I2＋3H2O （2）开始产生I2时，第一个反应恰好完成，第二个反应刚刚开始。有方程式2NaIO3 + 6NaHSO3 ＝2NaI + 3Na2SO4 + 3H2SO4可知：n(NaIO3):n(NaHSO3)=2:6=1:3,所以n(NaIO3)=1/3 n(NaHSO3) = 1/3×5mol=5/3mol.产生单质I2最大值时第一个反应产生的I-完全发生第二个反应。n(I-)= 1/3n(NaHSO3)= 5/3 mol,发生第二个反应消耗的NaIO3的物质的量为n(NaIO3)=1/5×5/3mol=1/3mol.所以一共消耗的的NaIO3的物质的量为n(NaIO3)= 5/3mol+1/3mol=2mol.（3） H2SO3  HSO3- + H+的电离常数Ka= {C(H+)·C(HSO3-)} ÷C(H2SO3)= 1×10-2 mol/L; NaHSO3的水解平衡为HSO3-+H2O H2SO3 + OH-。水解平衡常数Kh= { C(OH-)·C(H2SO3)}÷{ C(HSO3-)·C(H2O)}. Ka·Kh= {C(H+)·C(OH-)}÷C(H2O). Kh= {C(H+)·C(OH-)} ÷{C(H2O)·Ka } =1.0×10-14÷1.0×10-2=1.0×10-12. 若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，会发生反应：H2SO3+ I2＋H2O= H2SO4+ 2HI ；使平衡H2SO3  HSO3- + H+向逆反应方向移动，则溶液中将增大。若加入少量NaOH溶液，由于发生反应：H++OH-= H2O，使平衡HSO3 - SO32- + H+向正反应方向移动，的值增大。若加入少量水，盐的水解程度增大，使水的电离程度也增大。

考点：考查硫酸工厂尾气处理问题及外界条件对盐的水解平衡、电离平衡的影响等知识。