Question

4．煤燃烧产生的SO₂是引起酸雨的原因之一．
（1）每隔一定时间测定某处雨水样品的pH值：

测定时间 （h）	0	1	2	4	8
雨水的pH值	4.73	4.62	4.56	4.55	4.55

雨水样品pH值变小的主要原因是SO₂溶于雨水生成H₂SO₃，H₂SO₃可被空气中O₂缓慢氧化成H₂SO₄，这样就由弱酸变为了强酸，C（H⁺）增大，所以pH变小．
（2）反应2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）+Q （Q＞0），其化学平衡常数表达式$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；升高温度，K变小（填“变大”或者“变小”）．
（3）判断已达到化学平衡状态的描述是a（选填编号）．
a．体系的压强不再发生变化b．2υ_正（SO₂）=υ_逆（O₂）
c．c（SO₂）=c（SO3）d．气体总质量不再变化
（4）防治酸雨常用的措施：向煤中加石灰，减少 SO₂的产生．这种煤燃烧后，大部分硫元素最终转化为固体盐是CaSO₄．
（5）把CO₂气体通入澄清的石灰水，立即会产生浑浊，但把SO₂气体通入澄清的石灰水，却不容易看到浑浊，而CaCO₃和CaSO₃都是难溶的电解质，试说明原因：SO₂在水中的溶解度比CO₂大得多，而且H₂SO₃的酸性比H₂CO₃强得多，所以通SO₂于澄清的石灰水中极易过量，过量后生成Ca（HSO₃）₂而溶解，不容易看到浑浊．
（6）Na₂SO₃溶液呈碱性，可吸收尾气SO₂．Na₂SO₃溶液呈碱性的原因（用离子方程式表示）SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；常温下，0.1mol/L该溶液中离子浓度由大到小排列c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）（用离子符号表示）．
（7）常温下，NaHSO₃溶液呈酸性，在Na₂SO₃溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl．（用化学式表示）．

Answer 1

分析 （1）SO₂气体溶于水后生成H₂SO₃，H₂SO₃随雨水的下降，逐渐被空气中的氧气所氧化生成易电离的H₂SO₄，从而导致雨水的酸性增强，据此解答；
（2）平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；反应为放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行；
（3）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意正确选择物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）二氧化硫是一种酸性氧化物，在高温条件下，可与碱性氧化物或盐反应，煤中含有S，与氧气反应生成SO₂，SO₂与CaO反应生成CaSO₃，进一步反应生成CaSO₄；
（5）根据SO₂在水中的溶解度比CO₂大得多，而且H₂SO₄的酸性比H₂CO₃强得多来分析；
（6）Na₂SO₃溶液呈碱性是因为亚硫酸钠为强碱弱酸盐，溶液中亚硫酸根离子水解促进水电离平衡正向进行，溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度；
（7）Na₂SO₃溶液中滴加稀盐酸，两者反应，要使溶液呈中性，只能是部分反应，所以溶质为Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl．

解答 解：（1）SO₂溶于雨水生成H₂SO₃，H₂SO₃可被空气中O₂缓慢氧化成H₂SO₄，这样就由弱酸变为了强酸，C（H⁺）增大，所以pH变小，
故答案为：SO₂溶于雨水生成H₂SO₃，H₂SO₃可被空气中O₂缓慢氧化成H₂SO₄，这样就由弱酸变为了强酸，C（H⁺）增大，所以pH变小；
（2）反应2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）+Q （Q＞0），其化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，反应为放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；变小；
（3）a．反应前后气体物质的量变化，当体系的压强不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故a正确；
b．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，υ_正（SO₂）=2υ_逆（O₂）说明氧气的正逆反应速率相同，反应大多平衡状态，但2υ_正（SO₂）=υ_逆（O₂）不能说明正逆反应速率相同，故b错误；
c．c（SO₂）=c（SO₃）不能说明正逆反应速率相同，故c错误；
d．反应前后气体总质量始终不变化，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；
故答案为：a；
（4）煤中含有S，与氧气反应生成SO₂，反应方程式为S+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO₂，SO₂与CaO反应生成CaSO₃，反应方程式为CaO+SO₂═CaSO₃，进一步反应生成CaSO₄，反应方程式为2CaSO₃+O₂═CaSO₄，则燃料燃烧过程中的“固硫”反应为2CaO+2SO₂+O₂═2CaSO₄，所以这种煤燃烧后，大部分硫元素最终存在形式为CaSO₄，
故答案为：CaSO₄；
（5）因为SO₂在水中的溶解度比CO₂大得多，而且H₂SO₃的酸性比H₂CO₃强得多，所以通SO₂于澄清的石灰水中极易过量，过量后生成Ca（HSO₃）₂而溶解，
故答案为：SO₂在水中的溶解度比CO₂大得多，而且H₂SO₃的酸性比H₂CO₃强得多，所以通SO₂于澄清的石灰水中极易过量，过量后生成Ca（HSO₃）₂而溶解，不容易看到浑浊；
（6）Na₂SO₃溶液呈碱性是因为亚硫酸钠为强碱弱酸盐，溶液中亚硫酸根离子水解促进水电离平衡正向进行，溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，反应的离子方程式为：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
（7）Na₂SO₃溶液中滴加稀盐酸，两者反应，要使溶液呈中性，只能是部分反应，所以溶质为Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl，
故答案为：Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl．

点评 本题考查化学工艺流程，涉及氧化还原反应相关概念、配平及计算，化学实验基本方法（除杂）等相关知识，题目难度中等，注意把握物质的分离、提纯操作方法．