Question

硫酸工廠尾氣處理時用NaOH溶液吸收SO₂生成NaHSO₃，再用NaIO₃按下列反應(yīng)（未配平）來制取單質(zhì)I₂．NaIO₃來源于自然界的礦物．
①NaIO₃+NaHSO₃-NaI+Na₂SO₄+H₂SO₄
②IO

- 3

+I^-+H⁺-I₂+H₂O
（1）配平上述反應(yīng)

 

．
（2）在含5mol NaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液．請計算開始產(chǎn)生單質(zhì)I₂及產(chǎn)生單質(zhì)I₂最大值時所滴入的NaIO₃的物質(zhì)的量各是多少？
（3）25℃時，H₂SO₃═HSO

- 3

+H⁺的電離常數(shù)K_a=1×10^-2mol/L，則該溫度下NaHSO₃的水解平衡常數(shù)K_h=

 

mol/L，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，則溶液中

c(H2SO3)

c(HS O - 3 )

將

 

（填“增大”“減小”或“不變”，下同）； 加入少量NaOH溶液，

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

的值

 

；加入少量水，水的電離程度將

 

．

Answer 1

考點：氧化還原反應(yīng)的計算,化學(xué)方程式的有關(guān)計算,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：計算題

分析：（1）兩個反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)，由電子守恒及原子守恒分析；
（2）由已知的兩個反應(yīng)判斷生成碘時NaIO₃的物質(zhì)的量；
（3）NaHSO₃的水解平衡常數(shù)K_h=

Kw

Ka

，向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，HSO₃^-的還原性比I^-強，發(fā)生氧化還原反應(yīng)H₂O+I₂+HSO₃^-=2I^-+SO₄^2-+3H⁺；加入NaOH，發(fā)生NaHSO₃+NaOH═Na₂SO₃+H₂O；加水促進電離，以此來解答．

解答： 解：（1）NaIO₃+NaHSO₃-NaI+Na₂SO₄+H₂SO₄中，I元素的化合價由+5價降低為-1價，S元素的化合價由+4價升高為+6價，由電子守恒和原子守恒可得2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄；IO₃^-+I^-+H⁺-I₂+H₂O中，I元素的化合價由+5價降低為0，I元素的化合價由-1價升高為0，則由電子守恒和原子守恒得到IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，故答案為：2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄、IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O；
（2）由2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄可知，5mol NaHSO₃恰好完全反應(yīng)開始生成碘，則NaIO₃的物質(zhì)的量為5×

2

6

=

5

3

mol；
由IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O可知，產(chǎn)生單質(zhì)I₂最大值時，二者完全反應(yīng)，
IO₃^-+3HSO₃^-═3SO₄^2-+I^-+3H⁺，
 1    3           1
      5          

5

3

IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O
1    5
x    

5

3

  
x=

1

3

mol，則共消耗NaIO₃的物質(zhì)的量為

5

3

mol+

1

3

mol=2mol，
答：開始產(chǎn)生單質(zhì)I₂及產(chǎn)生單質(zhì)I₂最大值時所滴入的NaIO₃的物質(zhì)的量各是

5

3

mol、2mol；
（3）NaHSO₃的水解平衡常數(shù)K_h=

Kw

Ka

=1.0×10^-12，向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，HSO₃^-的還原性比I^-強，發(fā)生氧化還原反應(yīng)H₂O+I₂+HSO₃^-=2I^-+SO₄^2-+3H⁺，c（H⁺）增大，由K_a=1×10^-2mol/L=

c(H+)c(HSO3-)

c(H2SO3)

可知，溶液中

c(H2SO3)

c(HS O - 3 )

將增大；加入NaOH，發(fā)生NaHSO₃+NaOH═Na₂SO₃+H₂O，則

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

的值增大，加水促進電離，則水的電離程度增大，故答案為：1.0×10^-12；增大；增大；增大．

點評：本題考查氧化還原反應(yīng)的計算及電離平衡常數(shù)的計算，為高頻考點，把握氧化還原反應(yīng)中電子守恒及Ka只與溫度有關(guān)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，題目難度中等．