Question

10．已知常溫下，H₂SO₃的電離常數(shù)K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7；H₂CO₃的電離常數(shù)K_a1=4.30×10^-7，K_a2=5.60×10^-11．
（1）下列微粒可以大量共存的是BC（填選項(xiàng)字母）．
A．CO₃^2-、HSO₃^-B． HCO₃^-、HSO₃^-C． SO₃^2-、HCO₃^-D． H₂SO₃、HCO₃^-
（2）已知NaHSO₃溶液顯酸性，NaHSO₃溶液中離子濃度關(guān)系不正確的是A（填序號）．
A．c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）         B．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）
C．c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（OH^-）    D．c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）濃度均為0.1mol•L^-1的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序?yàn)閏（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．
（4）H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)的主要離子方程式為H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．
（5）最近霧霾天氣肆虐我國大部分地區(qū)．其中SO₂是造成空氣的污染的主要原因，利用鈉堿循環(huán)法（吸收液為Na₂SO₃溶液）可除去SO₂．吸收SO₂的過程中，pH降至約為6時(shí)，需送至電解槽處理，直至得到pH＞8的吸收液再循環(huán)利用，電解示意圖如下：

①寫出陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)式HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
②當(dāng)電極上有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為1g．
③已知：K_sp （BaSO₄）=1.0×10^-10，K_sp （BaSO₃）=5.0×10^-7．將部分被空氣氧化的該溶液的pH調(diào)為10，向溶液中滴加BaCl₂溶液使SO₄^2-沉淀完全[c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5 mol•L^-1]，此時(shí)溶液中c （SO₃^2-）≤0.05mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Ka越大酸性越強(qiáng)，根據(jù)酸性較強(qiáng)的能與酸性較弱的酸根離子反應(yīng)；
（2）在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，
A．由物料守恒分析；
B．在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性；
C．根據(jù)質(zhì)子守恒分析；
D．根據(jù)電荷守恒分析；
（3）陰離子的水解程度越大，離子濃度越小，生成的酸式酸根離子的濃度越大；
（4）H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳和亞硫酸氫根離子；
（5）①陽極上陰離子放電發(fā)生氧化反應(yīng)；
②陰極上為陽離子H⁺得電子生成氫氣；
（6）根據(jù)K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可計(jì)算出需要放熱c（Ba²⁺），進(jìn)而計(jì)算最大濃度c（SO₃^2-），據(jù)此答題．

解答 解：（1）已知Ka越大酸性越強(qiáng)，酸性較強(qiáng)的能與酸性較弱的酸根離子反應(yīng)，由于HCO₃^-的酸性小于HSO₃^-的酸性，所以HCO₃^-與SO₃^2-不反應(yīng)，即BC能共存，
故答案為：BC；
（2）在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，
A．由物料守恒可知，c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），故A錯(cuò)誤；
B．在NaHSO₃溶液中，電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，則離子濃度為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），故B正確；
C．根據(jù)質(zhì)子守恒，c（H₂SO₃）+c（H⁺）═c（SO₃^2-）+c（OH^-），故C正確；
D．根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（（HSO₃^-）+c（OH^-），故D正確；
故答案為：A；
（3）濃度均為0.1mol•L^-1的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，CO₃^2-的水解程度大于SO₃^2-，則生成的HCO₃^-濃度大于HSO₃^-的濃度，則離子濃度從大到小的順序?yàn)閏（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）；
故答案為：c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）；
（4）H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳和亞硫酸氫根離子，則反應(yīng)的離子方程式為：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O；
故答案為：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O；
（5）①當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽極上失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
②陰極上為陽離子H⁺得電子生成氫氣，其電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，所以當(dāng)電極上有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，生成0.5mol氫氣，即陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為1g，
故答案為：1g；
（6）根據(jù)K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可知需要c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-5mol•L^-1，則溶液中SO₃^2-的最大濃度c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（B{a}^{2+}）}$=0.05mol•L^-1，
故答案為：0.05．

點(diǎn)評 本題考查了弱電解質(zhì)的電離、鹽的水解原理的應(yīng)用、電解原理的應(yīng)用，題目難度中等，注意把握離子方程式、電解原理和離子濃度大小的比較等知識點(diǎn)，需要注意的是比較溶液中各種離子濃度相對大小時(shí)要結(jié)合電荷守恒和物料守恒分析解答．