Question

科研、生產中常涉及鈉、硫及其化合物。

（1）工業(yè)上用Na₂CO₃溶液處理水垢中的CaSO₄，反應的離子方程式為___________________；實驗室中，Na₂S溶液長期放置有硫析出，原因為___________________（用離子方程式表示）。

（2）下圖是大型蓄電系統(tǒng)的示意圖。左右兩側為電解質儲罐，中央為電池，反應原理為：，電解質通過泵在儲罐和電池間循環(huán)；離子選擇性膜只允許鈉離子通過。

當蓄電池放電時，電池中Na⁺的移動方向是_________（填“a→b”或“b→a”），電極a的電極反應式為_______________；當蓄電池處于充電狀態(tài)時，電極b的電極反應式為___________。用該電池做電源，采用惰性電極電解200 mL 1 mol·L^－1的AgNO₃溶液，當陰極質量增加2.16 g時，電解后溶液的pH為_________（不考慮溶液體積變化）。

（3）工業(yè)上，用Na₂SO₃溶液作為吸收液可吸收煙氣中的SO₂，吸收SO₂過程中，溶液pH與關系如下表：

	91∶9	1∶1	9∶91
pH（25℃）	8.2	7.2	6.2

 

①由上表判斷，NaHSO₃溶液顯________性，用平衡原理解釋：__________________。

②當溶液呈中性時，溶液中離子濃度的大小關系為_____________________________。

 

Answer 1

【答案】

 

  （1）CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）

2S^2-+O₂+2H₂O=S↓+4OH^-

（2）b→a      Br₃^-+2e^-=3Br^‑       S₄^2- + 2e^-=2S₂^2-      1

（3）①酸    在HSO₃^-溶液中存在以下兩個平衡HSO₃^-+ H₂OH₂SO₃+OH^-，HSO₃^-SO₃^2-+H⁺，其中以電離為主，故溶液為酸性。

② C(Na⁺)＞C(HSO₃^-)＞C(SO₃^2-)＞C(OH^-)=C(H⁺)

【解析】

試題分析：（1）該反應為沉淀的轉化，CaSO₄微溶于水，離子方程式中要寫化學式，

CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），不寫狀態(tài)也可以；2S^2-+O₂+2H₂O=S↓+4OH^-

 (2)根據總反應方程式，放電時右側的電解質儲罐中Na₂S₂變?yōu)镹a₂S₄，S元素化合價降低得到電子，該儲罐為原電池的正極，Na⁺向該極移動；a極物質由NaBr₃得到電子變?yōu)镹aBr，電解反應式為Br₃^-+2e^-=3Br^‑；充電時b極物質由Na₂S₄得到電子變?yōu)镹a₂S₂，電極反應式為S₄^2- + 2e^-=2S₂^2-。

電解后得到銀單質的量為n(Ag)=2.16÷108=0.02mol   n(e^-)=0.02mol  

則溶液中OH^-放電，n(H⁺)=n(OH^-)=n(e^-)=0.02mol，c(H⁺)=0.02÷0.2=0.1mol/L    pH=1

 (3)由表中第三組數據可知，溶液中HSO₃^-量多時，溶液顯酸性，由于SO₃^2-、HSO₃^-水解呈堿性，故只能是HSO₃^-在溶液中以電離為主溶液呈酸性，在HSO₃^-溶液中存在以下兩個平衡HSO₃^-+ H₂OH₂SO₃+OH^-，HSO₃^-SO₃^2-+H⁺，其中以電離為主，故溶液為酸性。

兩溶液按1：1混合呈堿性，故需多加入少量HSO₃^-溶液才能轉化為中性，NaHSO₃量多于Na₂SO₃，故有

C(Na⁺)＞C(HSO₃^-)＞C(SO₃^2-)＞C(OH^-)=C(H⁺)

考點：考查化學反應原理中電化學、溶液中離子濃度的比較、沉淀的轉化等有關問題。