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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Ka= 1×10-2 mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh=          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             。

 

【答案】

(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。

 

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已知:①HSO3-的还原性比I-强,②IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O.工业上利用NaIO3和NaHSO3反应来制取单质I2.NaIO3来源于自然界的矿物,NaHSO3来源于硫酸工厂尾气处理的产物(用NaOH溶液吸收SO2).
(1)配平下列第②个反应,将系数填在横线上.
①NaIO3不足时,发生反应:2NaIO3+6NaHSO3=2NaI+3Na2SO4+3H2SO4
②NaIO3足量时,发生反应:
4
4
NaIO3+
10
10
NaHSO3=
2
2
I2+
7
7
Na2SO4+
3
3
H2SO4+
2
2
H2O
(2)现模拟工业制取I2.在含5molNaHSO3的溶液中逐滴加入NaIO3溶液.请画出加入NaIO3的物质的量和析出I2单质的物质的量的关系曲线.
(3)若工业上要生产2.54吨I2,至少需要处理标准状况下SO2的体积分数为0.224%的硫酸厂的尾气多少立方米?

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二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物,防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。
⑴某温度下,SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g);△H=-98 kJ·mol-1。开始时在100 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g),当反应达到平衡时共放出热量196 kJ,该温度下平衡常数K=              。恒温下,若往容器中再加入4mol SO2(g),则重新达到平衡时SO2的总转化率      原平衡时SO2转化率(选填“>”、“<”或“=”)。
⑵ 用CH4催化还原NOx为N2可以消除氮氧化物的污染。试写出总反应方程式:  
                                               ,现有1L NO2、NO混合气体NOx,将其还原成N2,需同温同压下CH4的体积0.4L,则混和气体中NO2、NO的物质的量之比为                     。
⑶ 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(未配平)来制取单质I2。NaIO3来源于自然界的矿物。
①NaIO3+NaHSO3—NaI+Na2SO4+H2SO4
②IO3-+I-+H+—I2+H2O
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⑴某温度下,SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g);△H=-98 kJ·mol-1。开始时在100 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g),当反应达到平衡时共放出热量196 kJ,该温度下平衡常数K=               。恒温下,若往容器中再加入4mol SO2(g),则重新达到平衡时SO2的总转化率       原平衡时SO2转化率(选填“>”、“<”或“=”)。

⑵ 用CH4催化还原NOx为N2可以消除氮氧化物的污染。试写出总反应方程式:  

                                                ,现有1L NO2、NO混合气体NOx,将其还原成N2,需同温同压下CH4的体积0.4L,则混和气体中NO2、NO的物质的量之比为                      。

⑶ 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(未配平)来制取单质I2。NaIO3来源于自然界的矿物。

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①NaIO3不足时,发生反应:2NaIO3+6NaHSO3=2NaI+3Na2SO4+3H2SO4
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(3)若工业上要生产2.54吨I2,至少需要处理标准状况下SO2的体积分数为0.224%的硫酸厂的尾气多少立方米?

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