Question

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

Answer 1

（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

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K_a= {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K_h=" {" C(OH^-)·C(H₂SO₃)}÷{ C(HSO₃^-)·C(H₂O)}. K_a·K_h= {C(H⁺)·C(OH^-)}÷C(H₂O). K_h= {C(H⁺)·C(OH^-)} ÷{C(H₂O)·K_a } =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 - SO₃^2- + 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。