Question

【題目】直接排放含SO2的煙氣會危害環(huán)境。利用工業(yè)廢堿渣(主要成分Na2CO3)可吸收煙氣中的SO2并制備無水Na2SO3，其流程如圖1。

已知：H2SO3、HSO3﹣、SO32﹣在水溶液中的物質的量分數(shù)隨pH的分布如圖2，Na2SO37H2O 和Na2SO3的溶解度曲線如圖3。

(1)Na2CO3溶液顯堿性，用離子方程式解釋其原因：_____。

(2)吸收煙氣

①為提高NaHSO3的產(chǎn)率，應控制吸收塔中的pH為_____。

②NaHSO3溶液中c(SO32﹣)＞c(H2SO3)，結合方程式解釋其原因：_____。

③已知下列反應：

SO2(g)+2OH﹣(aq)=SO32﹣(aq)+H2O(l) △H1＝﹣164.3 kJ/mol

CO2(g)+2OH﹣(aq)=CO32﹣(aq)+H2O(l) △H2＝﹣109.4 kJ/mol

2HSO3﹣(aq)=SO32﹣(aq)+SO2(g)+H2O(l) △H3＝+34.0kJ/mol

吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3﹣的熱化學方程式是__________。

④吸收塔中的溫度不宜過高，可能的原因是_____（寫出1種即可）。

(3)制備無水Na2SO3

將中和塔中得到的Na2SO3溶液_________（填操作），過濾出的固體用無水乙醇洗滌、干燥，得無水Na2SO3固體。

Answer 1

【答案】CO32﹣+H2OOH﹣+HCO3﹣ 4～5 溶液中，HSO3﹣存在：HSO3﹣H++SO32﹣和HSO3﹣+H2OH2SO3 +OH﹣，HSO3﹣的電離程度強于水解程度 防止SO2的溶解度下降 防止HSO3﹣受熱分解，防止HSO3﹣的氧化速率加快等 隔絕空氣，加熱濃縮至有大量固體析出，高于34℃過濾

【解析】

(1)Na2CO3為強堿弱酸鹽，在溶液中CO32-發(fā)生水解反應，消耗水電離產(chǎn)生的H+，使溶液解呈堿性，水解的離子方程式為CO32-+H2OOH-+HCO3-；

(2)①由圖象可知pH在4～5時NaHSO3的物質的量分數(shù)最高；

②NaHSO3溶液中存在電離平衡HSO3-H++SO32-和水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-，c(SO32-)＞c(H2SO3)，說明HSO3-電離程度大于水解程度；

③已知：①SO2(g)+2OH-(aq)=SO32-(aq)+H2O(l) △H1=-164.3kJ/mol

②CO2(g)+2OH-(aq)=CO32-(aq)+H2O(l) △H2=-109.4kJ/mol

③2HSO3-(aq)═SO32-(aq)+SO2(g)+H2O(l) △H3=+34.0kJ/mol

利用蓋斯定律將①-②-③可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的熱化學方程式為2SO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)=2HSO3-(aq)+CO2(g) △H=-88.9 kJ/mol，

④HSO3-不穩(wěn)定，易分解，如果溫度過高，可導致氣體的溶解度下降，且HSO3-易被氧化，因此吸收塔的溫度不易過高，否則HSO3-的氧化速率加快等；

(3)得無水Na2SO3固體，溫度應高于34℃，且為防止Na2SO3被氧化，要隔絕空氣，加熱濃縮至有大量固體析出。