Question

14．抗氧剂亚硫酸钠可利用硫酸工业的炉气和尾气与纯碱反应来制取，生产流程如图1：

己知：①炉气、尾气中均含有SO₂、水蒸气等；②“混合反应”中还溶解有少量Fe₂O₃、MgO等矿尘．
（1）“混合反应”中纯碱（Na₂CO₃）参与反应的化学方程式为：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑（或2SO₂+Na₂CO₃+H₂O=2NaHSO₃+CO₂↑）（任写一个）．
（2）用NaOH“除杂”时，主要的离子方程式为：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓（或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O））（任写一个）．
（3）通过“操作I”可以得到亚硫酸钠晶体，其操作过程包括：加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（写出主要步骤名称）及洗涤、干燥．
（4）硫酸生产中炉气转化反应为：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）．研究发现，SO₃的体积分数（SO₃%）随温度（T）的变化如图2中曲线I所示．
下列判断正确的是AC（填序号）．
A．该反应的正反应为放热反应
B．曲线I上A、C两点反应速率的关系是：υ_A＞υ_C
C．反应达到B点时，2υ_正（O₂）=υ_逆（SO₃）
D．已知V₂O₅的催化效果比Fe₂O₃好，若I表示用V₂O₅催化剂的曲线，则Ⅱ是Fe₂O₃作催化剂的曲线．

Answer 1

分析 （1）由工艺流程可知混合反应中为SO₂等与纯碱（Na₂CO₃）的反应，SO₂与纯碱（Na₂CO₃）溶液反应生成Na₂SO₃（或NaHSO₃）、CO₂；
（2）混合反应中还溶解有少量Fe₂O₃、MgO等矿尘，混合反应后的溶液中含有少量的Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等．Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等都与OH^-发生反应；
（3）从溶液中获得固体物质应采取蒸发结晶方法；
（4）由图象可知T₀前反应未达平衡，T₀时处于平衡状态，T₀后升高温度平衡向逆反应移动．
A、T₀后升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动；
B、温度升高反应速率加快；
C、不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡状态；
D、催化剂缩短到达平衡时间，平衡不移动．

解答 解：（1）SO₂与纯碱（Na₂CO₃）溶液反应的方程式为SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑或2 SO₂+Na₂CO₃+H₂O=NaHSO₃+CO₂↑，
故答案为：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑或2 SO₂+Na₂CO₃+H₂O=NaHSO₃+CO₂↑；
（2）合反应后的溶液中含有少量的Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等．Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等都与OH^-发生反应，发生反应离子方程式为Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（3）从溶液中获得固体物质应加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤干燥，故答案为：冷却结晶；过滤；
（4）由图象可知T₀前反应未达平衡，T₀时处于平衡状态，T₀后升高温度平衡向逆反应移动．
A、T₀后升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，故A正确；
B、A未达平衡，B处于平衡状态，反应速率比A点高，T₀后温度升高反应速率加快，平衡向逆反应移动，但比B点的速率高，所以：v_A＜v_C，故B错误；
C、不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡状态，反应达到B点时，到达平衡状态，所以2v_正（O₂）=v_逆（SO₃），故C正确；
D、使用催化剂，加快反应速率，缩短到达平衡时间，但平衡不移动，用V₂O₅催化剂与Fe₂O₃作催化剂，到达平衡时三氧化硫的含量相同，故D错误；
故答案为：AC．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，注意对工艺流程的理解及常用化学用语、化学平衡及图象分析等，要求学生有扎实的基础知识以及综合运用知识解决问题的能力，综合性较强，题目难度中等．