- 非金属及其化合物
- 共31702题
化学与科技、社会、环境密切相关.下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、pH小于5.6的雨水被称为酸雨,故A错误;
B、明矾水解时产生具有吸附性的氢氧化铝胶体,但氢氧化铝胶体不能杀菌消毒,故B错误;
C、SO2污染空气导致酸雨,推广使用燃煤脱硫技术可减少SO2的排放,故C正确;
D、PM2.5的直径大于胶体直径,所以不属于胶体,故D错误;
故选:C.
(2014秋•海淀区月考)海洋资源的开发与利用具有广阔的前景.海水的pH一般在7.5~8.6之间.应用海水脱硫的一种工艺流程如图所示.
(1)SO2可导致的主要环境问题有______(填字母序号,下同).
a.酸雨 b.臭氧层受损
(2)在吸收塔中SO2被海水吸收生成H2SO3,此反应属于______.
a.氧化还原反应 b.化合反应
(3)氧化主要是用氧气将吸收塔排出海水中的HSO3-、SO32-、H2SO3氧化为SO42-,写出其中H2SO3被氧化为SO42-的离子方程式______.
(4)某地海水中主要离子的含量如下表:
该海水中Ca2+的物质的量浓度为______.
正确答案
解:(1)二氧化硫为酸性氧化物,其水溶液呈酸性,酸雨SO2可导致的主要环境问题有形成酸雨,
故答案为:a;
(2)二氧化硫与水反应生成亚硫酸,该反应中没有化合价的变化,不属于氧化还原反应;该反应中有两种反应物、一种生成物,所以属于化合反应,
故答案为:b;
(3)亚硫酸具有还原性,能够被氧气氧化成硫酸,反应的离子方程式为:2H2SO3+O2=4H++SO42-,
故答案为:2H2SO3+O2=4H++SO42-;
(4)根据表中数据可知,钙离子的浓度为0.2g/L,则钙离子的物质的量浓度为:=5×10-3 mol/L,
故答案为:5×10-3 mol/L.
解析
解:(1)二氧化硫为酸性氧化物,其水溶液呈酸性,酸雨SO2可导致的主要环境问题有形成酸雨,
故答案为:a;
(2)二氧化硫与水反应生成亚硫酸,该反应中没有化合价的变化,不属于氧化还原反应;该反应中有两种反应物、一种生成物,所以属于化合反应,
故答案为:b;
(3)亚硫酸具有还原性,能够被氧气氧化成硫酸,反应的离子方程式为:2H2SO3+O2=4H++SO42-,
故答案为:2H2SO3+O2=4H++SO42-;
(4)根据表中数据可知,钙离子的浓度为0.2g/L,则钙离子的物质的量浓度为:=5×10-3 mol/L,
故答案为:5×10-3 mol/L.
(2014秋•成都期末)二氧化硫是污染大气的主要物质之一.含二氧化硫的工业尾气可用如下方法来处理,并制得有广泛用途的石膏.
(1)SO2造成的一种常见环境污染为______;列举二氧化硫的一种用途______.
(2)石灰石浆液吸收适量SO2的化学方程式为______;
(3)通空气时反应的化学方程式为______;若在实验室进行,操作A是______.
(4)亚硫酸氢铵常用于造纸工业,若用某气体水溶液处理该工业尾气得到亚硫酸氢铵,则该气体为______.
(5)有人提出在燃煤中加入适量的生石灰,可减少烟气中二氧化硫的排放,你认为是否命题?______ (填“合理”或“不合理”);理由是______.
正确答案
解:(1)雨、雪、雾、霜、露、雹等在降落过程中吸收了空气中的二氧化硫、氮氧化物等致酸物质,就变成酸性的降水--酸雨,所以SO2造成的一种常见环境污染为形成酸雨,二氧化硫能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性,如漂白草帽,但二氧化硫有毒,不能漂白食品,
故答案为:形成酸雨;漂白草帽;
(2)亚硫酸的酸性强于碳酸,二氧化硫与碳酸钙反应,CaCO3+SO2═CaSO3+CO2,所以可用石灰石浆液吸收适量SO2,
故答案为:CaCO3+SO2═CaSO3+CO2;
(3)亚硫酸钙不稳定,易被氧气氧化,所以通空气时反应的化学方程式为:2CaSO3+O2+4H2O═2CaSO4•2H2O,分离固体、液体常用过滤操作,所以通过操作A从液体中分离得到生石膏,需进行过滤,
故答案为:2CaSO3+O2+4H2O═2CaSO4•2H2O;过滤;
(4)该工业尾气含有二氧化硫,二氧化硫为酸性气体,氨气为碱性气体,两者反应:SO2+NH3+H2O=NH4HSO3,用某气体水溶液处理该工业尾气得到亚硫酸氢铵,则该气体为氨气,
故答案为:氨气;
(5)生石灰是碱性氧化物,能够与酸性氧化物二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙,所以在燃煤中加入生石灰可减少烟气中二氧化硫的排放,
故答案为:合理;二氧化硫与氧化钙反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙;
解析
解:(1)雨、雪、雾、霜、露、雹等在降落过程中吸收了空气中的二氧化硫、氮氧化物等致酸物质,就变成酸性的降水--酸雨,所以SO2造成的一种常见环境污染为形成酸雨,二氧化硫能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性,如漂白草帽,但二氧化硫有毒,不能漂白食品,
故答案为:形成酸雨;漂白草帽;
(2)亚硫酸的酸性强于碳酸,二氧化硫与碳酸钙反应,CaCO3+SO2═CaSO3+CO2,所以可用石灰石浆液吸收适量SO2,
故答案为:CaCO3+SO2═CaSO3+CO2;
(3)亚硫酸钙不稳定,易被氧气氧化,所以通空气时反应的化学方程式为:2CaSO3+O2+4H2O═2CaSO4•2H2O,分离固体、液体常用过滤操作,所以通过操作A从液体中分离得到生石膏,需进行过滤,
故答案为:2CaSO3+O2+4H2O═2CaSO4•2H2O;过滤;
(4)该工业尾气含有二氧化硫,二氧化硫为酸性气体,氨气为碱性气体,两者反应:SO2+NH3+H2O=NH4HSO3,用某气体水溶液处理该工业尾气得到亚硫酸氢铵,则该气体为氨气,
故答案为:氨气;
(5)生石灰是碱性氧化物,能够与酸性氧化物二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙,所以在燃煤中加入生石灰可减少烟气中二氧化硫的排放,
故答案为:合理;二氧化硫与氧化钙反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙;
国家环保总局“2006年环境监测公报”指出,减少SO2的排放和生活废水的处理是我国“十一五”期间环境保护的主要任务.请回答下列问题:
(1)SO2的排放是造成酸雨的主要因素.某地区酸雨pH随时间的变化如图所示.请用化学方程式表示该地区酸雨pH随时间增加而减小的原因______.
(2)新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵,再用一定量的磷酸进行反应,在反应回收SO2后的混合物中通入适量的氨气得到一种产品.该技术的优点是______.
(3)为进一步减少SO2的污染并变废为宝,人们正在探索用CO还原SO2得到单质硫的方法来除去SO2.该方法涉及到的化学反应为:SO2+2CO=2CO2+Sx、CO+
Sx=COS、2COS+SO2=2CO2+
Sx.
其中COS分子的空间构型为______.
(4)生活污水中含大量细小的悬浮物,可加入某些物质使之聚集成较大的颗粒而沉淀.请你举一种常见的能使生活污水中悬浮物聚沉的物质,其化学式为______.若生活污水中含大量的氮化合物,通常用生物膜脱氮工艺进行处理:首先在消化细菌的作用下将NH4+氧化为NO3-:NH4++2O2=NO3-+2H++H2O,然后加入甲醇,NO3-和甲醇转化为两种无毒气体.请写出加入甲醇后反应的离子方程式______.
正确答案
2H2SO3+O2=2H2SO4
既能回收利用SO2,又能得到复合肥磷铵
直线型
KAl(SO4)2•12H2O或FeSO4•7H2O
6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O
解析
解:(1)某地区酸雨pH随时间的变化分析,随时间增长,溶液PH减小,证明氢离子浓度增大,酸雨形成是二氧化硫溶于水生成亚硫酸,亚硫酸钡氧气氧化为硫酸,从弱酸变化为强酸,溶液中氢离子浓度增大,PH减小,反应的化学方程式为:2H2SO3+O2=2H2SO4;故答案为:2H2SO3+O2=2H2SO4;
(2)采用氨吸收烟气中SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵,可作为肥料,减低污染,达到充分利用资源的目的,变废为肥,充分利用资源,降低污染;
故答案为:既能回收利用SO2,又能得到复合肥磷铵;
(3)C的非金属性小于O和S,结构式为O=C=S,则分子的空间构型为:直线型;故答案为:直线型;
(4)氢氧化铝、氢氧化铁形成的胶体具有较大表面积能吸附悬浮杂质的作用,常见的能使生活污水中悬浮物聚沉的物质有明矾、绿矾高铁酸盐等;消化细菌的作用下将NH4+氧化为NO3-:NH4++2O2=NO3-+2H++H2O,然后在该酸性溶液是硝酸溶液,具有强氧化性,加入甲醇,硝酸根离子和氢离子能氧化甲醇为无毒气体为二氧化碳,NO3-和甲醇转化为两种无毒气体,推断硝酸钡还原为氮气,反应的离子方程式为:6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O;
故答案为:KAl(SO4)2•12H2O或 FeSO4•7H2O; 6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O;
SO2是常见的大气污染物之一.我国规定空气中其含量不得超过0.02mg/L.下列措施,能够减少SO2排放量的是( )
①用天然气代替煤炭作民用燃料
②提高热能利用率
③硫酸厂采用更好的催化剂使SO2转化为SO3
④使用CS2萃取煤炭中的硫
⑤燃煤中加入生石灰后使用.
正确答案
解析
解:①民用煤是含有S元素的,天然气不含S,所以能减少SO2排放,故①正确;
②提高热能利用率,这样可以降低煤的使用量,从而降低SO2的排放,但此方法本身并不能降低SO2,而是通过降低煤的使用量减少SO2排放量,故②正确;
③催化剂只能提高反应速率,无法提供二氧化硫的转化率,故③错误;
④由于生产CS2的成本高,操作复杂,现实中无法实现使用CS2萃取大量煤炭中的硫,该操作方法不可行,故④错误;
⑤燃煤中加石灰脱硫,氧化钙、硫、氧气等物质进行反应,化学方程式为:2CaO+2S+3O22CaSO4,用这种方法可以减少燃煤的过程中的SO2排放量,故⑤正确;
故选B.
(1)我国酸雨属SO2污染型.某校兴趣小组取雨水样品进行实验.每隔一段时间测定雨水的pH,得到的结果如下表
该雨水样品的pH变化的原因用化学方程式表示______.
(2)下列一组能减少酸雨产生的有效措施是______(填字母).
①少用煤作燃料 ②加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量
③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加入石灰 ⑤开发新能源
A.①②⑤B.①③⑤C.②③④D.③④⑤
(3)氯系消毒剂是目前使用最广泛的一类消毒剂.家庭使用漂白粉进行消毒时,可直接将漂白粉置于空气中,请写出反应的化学方程式______.
正确答案
2H2SO3+O2=2H2SO4或2SO2+2H2O+O2=2H2SO4
B
Ca(ClO)2+CO2+H2O═CaCO3+2HClO
解析
解:(1)因亚硫酸易被氧化生成硫酸,酸性增强,所以pH减小,发生的反应方程式为:2H2SO3+O2=2H2SO4或2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,
故答案为:2H2SO3+O2=2H2SO4或2SO2+2H2O+O2=2H2SO4;
(2)①少用煤作燃料、③燃料脱硫、⑤开发新能源都能够减少二氧化硫的排放,是减少酸雨产生的有效措施,而②加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量,会增加二氧化硫的排放量,容易加重酸雨的形成,而④在已酸化的土壤中加入石灰,是治理土壤酸化,与酸雨的无关,
故答案为:B;
(3)漂白粉中的次氯酸钙与空气中的二氧化碳及水发生反应,生成碳酸钙和次氯酸,该反应的化学方程式为:Ca(ClO)2+CO2+H2O═CaCO3+2HClO;
故答案为:Ca(ClO)2+CO2+H2O═CaCO3+2HClO.
下列情况中,会对人体健康造成较大危害的是( )
正确答案
解析
解:A.二氧化硫有毒,不能用于漂白食品,常用于工业漂白剂,故A错误;
B.小苏打对人体无害,与发酵面团作用生成二氧化碳气体,可用于制作馒头,故B正确;
C.食醋为调味品,对人体无害,具有酸性,可用于清洗热水瓶胆内壁附着的水垢,故C正确;
D.少量氯气对人体无害,工业常用氯气对自来水进行杀菌消毒,故D正确.
故选A.
要防止酸雨的产生,最直接的方法是阻止二氧化硫排放到空气中.回收二氧化硫的方法很多,常见的有石灰石及氨水法等,请大家根据原理写出反应的化学方程式.
(1)石灰石脱硫:______
(2)氨水脱硫:______.
正确答案
CaCO3+SO2CaSO3+CO2
2NH3•H2O+SO2═(NH4)2SO3+H2O
解析
解:(1)亚硫酸钙稳定性大于碳酸钙,在高温条件下石灰石与二氧化硫反应生成亚硫酸钙和二氧化碳气体,反应的化学方程式为CaCO3+SO2CaSO3+CO2,故答案为:CaCO3+SO2
CaSO3+CO2;
(2)二氧化硫为酸性气体,易与碱性溶液反应,二氧化硫通入到氨水中发生反应生成亚硫酸铵和水,反应的化学方程式为2NH3•H2O+SO2═(NH4)2SO3+H2O,故答案为:2NH3•H2O+SO2═(NH4)2SO3+H2O.
下列物质中,可以形成酸雨的是( )
正确答案
解析
解:酸雨是指pH小于5.6的降水,主要是由于人为排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而成的,我国主要以硫酸型酸雨为主,这是由于我国以煤炭为主的能源结构造成的,因此选项D正确,
故选D.
(1)大气中SO2含量过高会导致雨水中含有(填化学式)______而危害植物和建筑物.工厂排放的SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料NaHSO3,反应的化学方程式为______.
(2)已知NaHSO3的水溶液显酸性,比较其中SO32-、HSO3-、H2SO3三种粒子的浓度:______>______>______.
(3)SO2是空气质量报告的指标之一,可用SO2还原KIO3生成I2的反应测定空气中SO2含量.每生成0.01mol I2,参加反应的SO2为______mol.
(4)已知25℃时,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp (BaCO3)=2.6×10-9.下列说法不正确的是______
A.25℃时,向BaSO4悬浊液中加入大量水,Ksp(BaSO4)不变
B.25℃时,向BaSO4悬浊液中加入Na2CO3溶液后,BaSO4不可能转化为BaCO3
C.向Na2SO4中加入过量BaCl2溶液后,溶液中c(SO42-)降低为零.
正确答案
H2SO4、H2SO3
SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3
c(HSO3-)
c(SO32-)
c(H2SO3)
0.05
BC
解析
解:(1)SO2能导致硫酸型酸雨,SO2溶于水:SO2+H2O═H2SO3,H2SO3能被部分氧化:H2SO3+O2=H2SO4,故大气中SO2含量过高会导致雨水中含有H2SO4和未被氧化完的H2SO3;
SO2用饱和Na2SO3溶液吸收可得NaHSO3,反应的化学方程式为:SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3,
故答案为:H2SO4、H2SO3; SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3;
(2)已知NaHSO3中的HSO3-既能电离又能水解:HSO3-⇌H++SO32-电离显酸性,HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH- 水解显碱性;
NaHSO3的水溶液显酸性,说明电离大于水解,故:c(SO32-)>c(H2SO3),而HSO3-无论是电离还是水解程度都很小,故未电离和水解的HSO3-浓度远远大于电离和水解生成的SO32-和H2SO3浓度,故三种粒子的浓度:c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3),
故答案为:c(HSO3-);c(SO32-);c(H2SO3);
(3)在此反应中,KIO3还原为I2,SO2被氧化为K2SO4.设当生成0.01mol I2时,需要得xmol电子,
由 2KIO3~得10e-~I2
2mol 10mol 1mol
xmol 0.01mol
则x=0.1mol,即生成0.01mol I2时,得0.1mol电子;
设当生成0.01mol I2时反应掉的SO2为ymol,由关系:SO2~失2e-~K2SO4
1mol 2mol
可知,ymolSO2失2ymol电子,
在氧化还原反应中,得失电子数相等,即有:2ymol═0.1mol,
解得y═0.05mol,即反应掉SO2为0.05mol,
故答案为:0.05;
(4)A.溶度积Ksp只受温度影响,温度不变,向BaSO4悬浊液中加入大量水,Ksp(BaSO4)不变,故A正确;
B.当c(CO32-)足够大时,能满足Qc=c(CO32-)•c(Ba2+)≥Ksp(BaCO3),BaSO4能转化为BaCO3,故B错误;
C.据Ksp(BaSO4)=c(SO42-)•c(Ba2+)═1.1×10-10 可知,c(Ba2+)越大,c(SO42-)越小,但不可能为零,故C错误;
故答案为:BC.
形成酸雨的主要原因是( )
正确答案
解析
解:A、工业废水指工艺生产过程中排出的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物,是造成环境污染,特别是水污染的重要原因,未经处理的工业废水任意排放,不是形成酸雨的主要原因,故A不符合;
B、大气中二氧化碳含量增多,会造成温室效应,故B不符合;
C、工业上大量燃烧含硫燃料和以含硫矿石为原料的金属冶炼,产生的二氧化硫气体排放到大气中是形成酸雨的主要原因,故C符合;
D、汽车排放的尾气主要成分是氮氧化物,一氧化碳等,氮氧化物可以发生反应生成硝酸,是形成酸雨的原因,但不是主要原因,故D不符合;
故选C.
改善大气质量、污水处理等都要依靠化学等科学的发展.
(1)正常雨水的pH为5.6,是因为溶解了______气体的缘故;酸雨的PH______(填“>”、“<”或“=”)5.6.SO2是形成酸雨的主要物质之一,生石灰可吸收煤燃烧产生的SO2,反应的化学方程式为______.
(2)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是:在汽车的排气管上安装催化转化装置,使CO与NO反应,生成无毒气体CO2和N2.该反应的化学方程式为______.
(3)减少室内空气污染,下列措施 不正确的是______(填字母代号).
a.保持室内空气流通
b.选用环保装饰材料,且不过度装修
c.经常喷洒大量香水或空气清新剂
d.在室内种植芦荟、常青藤等绿色植物
(4)污水处理的主要方法有:a.中和法 b.化学沉淀法 c.氧化还原法 d.过滤法,其中属于物理方法的是______.
正确答案
解:(1)酸雨是指pH小于5.6的雨水,正常雨水pH约为5.6是因为空气中的二氧化碳能与水反应生活碳酸的缘故,生石灰可吸收煤燃烧产生的SO2,反应的化学方程式为CaO+SO2=CaSO3;故答案为:二氧化碳;<;CaO+SO2=CaSO3;
(2)在催化剂条件下NO和CO反应,生成CO2和N2,反应的方程式为2NO+2CON2+2CO2,故答案为:2NO+2CO
N2+2CO2;
(3)a.经常敞开窗户进行通风换气可降低室内污染物的浓度,故正确;
b.不要随意对室内装饰,可减少污染物的排放,故正确;
c.室内有异味时,要及时喷洒香水覆盖异味,仅是掩盖污染物的气味,但不能降低污染物的浓度,故错误;
d.芦荟可吸收甲醛,常青藤和铁树可吸收苯,可降低室内污染物的浓度,故正确;
故选:c;
(4)在处理污水的过程中,中和法、化学沉淀法、氧化还原法等方法的过程中都有新物质生成,都属于化学方法;过滤可以把不溶于水的物质除去,过滤过程中没有新物质生成,属于物理变化,即过滤法属于物理方法;故选d.
解析
解:(1)酸雨是指pH小于5.6的雨水,正常雨水pH约为5.6是因为空气中的二氧化碳能与水反应生活碳酸的缘故,生石灰可吸收煤燃烧产生的SO2,反应的化学方程式为CaO+SO2=CaSO3;故答案为:二氧化碳;<;CaO+SO2=CaSO3;
(2)在催化剂条件下NO和CO反应,生成CO2和N2,反应的方程式为2NO+2CON2+2CO2,故答案为:2NO+2CO
N2+2CO2;
(3)a.经常敞开窗户进行通风换气可降低室内污染物的浓度,故正确;
b.不要随意对室内装饰,可减少污染物的排放,故正确;
c.室内有异味时,要及时喷洒香水覆盖异味,仅是掩盖污染物的气味,但不能降低污染物的浓度,故错误;
d.芦荟可吸收甲醛,常青藤和铁树可吸收苯,可降低室内污染物的浓度,故正确;
故选:c;
(4)在处理污水的过程中,中和法、化学沉淀法、氧化还原法等方法的过程中都有新物质生成,都属于化学方法;过滤可以把不溶于水的物质除去,过滤过程中没有新物质生成,属于物理变化,即过滤法属于物理方法;故选d.
下列物质与酸雨的形成无关的是( )
正确答案
解析
解:二氧化碳与温室效应有关,微溶于水,正常雨水的pH=5.6,当空气中含有大量硫、氮氧化物时,与水反应生成亚硫酸、硫酸和硝酸,导致溶液呈酸性,pH<5.6,
故选D.
部分含硫物质如图所示,其中H2S和X是大气污染物,这些物质之间的相互转化为工业生产和处理环境问题提供了理论支持.
(1)已知Na2SO3可发生下列过程:XNa2SO3→Z,其中反应①的离子方程式是______.若欲将X转化成“安全物质”Z,使其对环境的影响最小,需加入______(填字母).
A.氧化剂 B.还原剂 C.酸性物质 D.碱性物质
(2)为了减少向大气排放X,不同企业采取不同的措施.
方法一:向含硫煤中加入适量石灰石,可将X转化为含钙的“安全物质”,减少其排放所造成的污染,该过程的化学方程式是______.
方法二:如图2是用废氨水回收含有低浓度X工业尾气的流程示意图.请写出M的化学式是______.
正确答案
SO2+2OH-=SO32-+H2O
AD
2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2
(NH4)2SO3或NH4HSO3
解析
解:(1)由过程可知,X与碱反应生成亚硫酸钠,则X为二氧化硫,则反应①的离子方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O,X转化成“安全物质”Z,可将其氧化为硫酸根离子或利用碱吸收,应选a或d来实现转化,
故答案为:SO2+2OH-=SO32-+H2O;AD;
(2)方法一:亚硫酸钙能被空气中的氧气氧化为硫酸钙,该反应为2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2,
故答案为:2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2;
方法二:二氧化硫能被氨水吸收,反应生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵,则M为(NH4)2SO3或NH4HSO3,该方法可得到氮肥,且提高二氧化硫的浓度,
故答案为:(NH4)2SO3或NH4HSO3.
(2015秋•黔南州月考)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境.利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2.
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应:______.
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是______.
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表所示:
①由上表判断,NaHSO3溶液显______性,用化学平衡原理解释______.
②当吸收液呈中性时,下列溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母)______.
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生.再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是______.
②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用.简述再生原理______.
正确答案
解:(1)SO2和先水反应生成H2SO3,反应方程式为:SO2+H2O⇌H2SO3;H2SO3不稳定能被空气中的氧气氧化生成H2SO4,反应方程式为2H2SO3+O2=2H2SO4;
故答案为:SO2+H2O⇌H2SO3;2H2SO3+O2=2H2SO4;
(2)SO2和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水,反应方程式为:2OH-+SO2=SO32-+H2O;
故答案为:2OH-+SO2=SO32-+H2O;
(3)①在溶液中主要以HSO3-存在,HSO3-的电离很微弱,所以n(SO32-):n(HSO3-)<1:1,根据表格知,当亚硫酸氢根离子的物质的量大于亚硫酸根离子的物质的量时,亚硫酸氢钠溶液呈酸性;亚硫酸氢根离子既能水解又能电离,亚硫酸氢钠溶液呈酸性同时说明HSO3-的电离程度大于水解程度.
故答案为:酸;HSO3-存在HSO3-⇌H++SO32-和HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度大于水解程度;
②当溶液呈中性时,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度.
a、溶液呈电中性,溶液中阴阳离子所带电荷相等,溶液呈中性时,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,所以c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),故a正确.
b、溶液呈中性时,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度,溶液中阴阳离子所带电荷相等,所以得c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H-)=c(OH-),故b正确.
c、溶液呈电中性,溶液中阴阳离子所带电荷相等,得c(Na+)+c(H-)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),故c错误.
故选:ab;
(4)①当吸收液的pH降至约为6时,吸收液中阴离子主要是亚硫酸氢根离子,亚硫酸氢根离子在阳极上失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子,电极反应式为:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+.
故答案为:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+;
②电解时,溶液中阳离子向阴极移动,氢离子在阴极得电子生成氢气,溶液中氢离子浓度降低,导致加速HSO3-电离生成SO32-,钠离子进入阴极室,吸收液就可以再生.
故答案为:氢离子在阴极得电子生成氢气,溶液中OH-浓度增大,溶液中氢离子浓度降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且钠离子进入阴极室,吸收液就可以再生.
解析
解:(1)SO2和先水反应生成H2SO3,反应方程式为:SO2+H2O⇌H2SO3;H2SO3不稳定能被空气中的氧气氧化生成H2SO4,反应方程式为2H2SO3+O2=2H2SO4;
故答案为:SO2+H2O⇌H2SO3;2H2SO3+O2=2H2SO4;
(2)SO2和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水,反应方程式为:2OH-+SO2=SO32-+H2O;
故答案为:2OH-+SO2=SO32-+H2O;
(3)①在溶液中主要以HSO3-存在,HSO3-的电离很微弱,所以n(SO32-):n(HSO3-)<1:1,根据表格知,当亚硫酸氢根离子的物质的量大于亚硫酸根离子的物质的量时,亚硫酸氢钠溶液呈酸性;亚硫酸氢根离子既能水解又能电离,亚硫酸氢钠溶液呈酸性同时说明HSO3-的电离程度大于水解程度.
故答案为:酸;HSO3-存在HSO3-⇌H++SO32-和HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度大于水解程度;
②当溶液呈中性时,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度.
a、溶液呈电中性,溶液中阴阳离子所带电荷相等,溶液呈中性时,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,所以c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),故a正确.
b、溶液呈中性时,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度,溶液中阴阳离子所带电荷相等,所以得c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H-)=c(OH-),故b正确.
c、溶液呈电中性,溶液中阴阳离子所带电荷相等,得c(Na+)+c(H-)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),故c错误.
故选:ab;
(4)①当吸收液的pH降至约为6时,吸收液中阴离子主要是亚硫酸氢根离子,亚硫酸氢根离子在阳极上失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子,电极反应式为:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+.
故答案为:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+;
②电解时,溶液中阳离子向阴极移动,氢离子在阴极得电子生成氢气,溶液中氢离子浓度降低,导致加速HSO3-电离生成SO32-,钠离子进入阴极室,吸收液就可以再生.
故答案为:氢离子在阴极得电子生成氢气,溶液中OH-浓度增大,溶液中氢离子浓度降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且钠离子进入阴极室,吸收液就可以再生.
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