Question

【題目】某工廠為了節(jié)能減排，將煙道氣中SO2和含Ca(OH)2、NaOH的廢堿液作用，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)變化，最終得到石膏和過(guò)二硫酸鈉(Na2S2O8)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要流程如圖：

（1）操作a的名稱(chēng)是____________________。廢堿液經(jīng)操作a得到的固體為___________(填化學(xué)式)。

（2）向溶液I中通入足量的空氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。

（3）已知用惰性電極電解SO42-可生成S2O82-，其過(guò)程如下圖所示，S2O82-中S的化合價(jià)為__________，陽(yáng)極生成Na2S2O8的電極反應(yīng)式為____________________________；在整個(gè)流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是H2O和_________________ (填化學(xué)式)。

（4）若制取1mol Na2S2O8且陽(yáng)極有11.2L的氧氣產(chǎn)生(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則電解生成的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______________L。

（5）煙道氣中的SO2可用石灰水吸收，生成亞硫酸鈣濁液。常溫下，測(cè)得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9，已知Ka1 (H2SO3)=1.8×10-2，Ka2 (H2SO3)=6.0×10-9，忽略SO32-的第二步水解，則Ksp(CaSO3)=_______________。

Answer 1

【答案】 過(guò)濾 CaSO3 2Na2SO3+O2==2Na2SO4 +6 2SO42--2e-= S2O82- NaOH 44.8 4.2×10-9

【解析】試題分析：由題意可知，道氣中SO2被含Ca(OH)2、NaOH的廢堿液吸收后生成亞硫酸鈣和亞硫酸鈉，過(guò)濾后，濾渣亞硫酸鈣被氧化為石膏，濾液中的亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉后經(jīng)電解轉(zhuǎn)化為過(guò)二硫酸鈉。

（1）操作a的名稱(chēng)是過(guò)濾。廢堿液經(jīng)操作a得到的固體為CaSO3。

（2）向溶液I中通入足量的空氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2SO3+O2==2Na2SO4。

（3）由圖可知，過(guò)二硫酸根離子中有O—O鍵，這2個(gè)O顯-1價(jià)，另外6個(gè)O顯-2價(jià)，所以S2O82-中S的化合價(jià)為+6，陽(yáng)極生成Na2S2O8的電極反應(yīng)式為2SO42--2e-= S2O82-，陰極的電極反應(yīng)為2 H2O+2 e-= H2↑+2OH-，陰極有氫氧化鈉生成，所以，在整個(gè)流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是H2O 和NaOH。

（4）若制取1mol Na2S2O8且陽(yáng)極有11.2L的氧氣產(chǎn)生(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則由電極反應(yīng)式可知，生成1mol Na2S2O8要轉(zhuǎn)移2mol電子、生成11.2L標(biāo)準(zhǔn)狀況的氧氣產(chǎn)生要轉(zhuǎn)移2mol電子，所以，電解過(guò)程中共有4mol電子轉(zhuǎn)移，可以生成的2molH2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣的體積為44.8L。

（5）常溫下，測(cè)得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9，則c(OH-)=mol/L，由Ka2 (H2SO3)= 6.0×10-9，求出的水解常數(shù)為，由水解的離子方程式可知，c(OH-)= ，代入水解常數(shù)表達(dá)式求出6.0×10-5mol/L，則c(Ca2+)= 7.0×10-5mol/L，所以Ksp(CaSO3)= 6.0×10-5mol/L 7.0×10-5mol/L =4.2×10-9。