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（配平）來制取單質I₂。NaIO₃來源于自然界的礦物。
① NaIO₃ + NaHSO₃— NaI + Na₂SO₄ + H₂SO₄      ② IO₃^－＋I^－＋H^＋—I₂＋H₂O
（1）配平上述反應
（2）在含5molNaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液。請計算開始產生單質I₂及產生單質I₂最大值時所滴入的NaIO₃的物質的量各是多少？
（3）25℃時，H₂SO₃ HSO₃^- + H⁺的電離常數K_a= 1×10^-2 mol/L，則該溫度下NaHSO₃的水解平衡常數K_h=         mol/L，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，則溶液中將        （填“增大”“減小”或“不變”，下同）； 加入少量NaOH溶液，的值           ；加入少量水，水的電離程度將             。

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

試題分析：（1）這兩個反應均為氧化還原反應，要符合電子守恒和原子守恒。對第二個反應來說，是離子反應，還要符合電荷守恒。配平后的方程式為：2NaIO₃ + 6NaHSO₃ ＝2NaI + 3Na₂SO₄ + 3H₂SO₄  IO₃^－＋5I^－＋6H^＋= 3I₂＋3H₂O （2）開始產生I₂時，第一個反應恰好完成，第二個反應剛剛開始。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.產生單質I₂最大值時第一個反應產生的I^-完全發生第二個反應。n(I^-)= 1/3n(NaHSO₃)= 5/3 mol,發生第二個反應消耗的NaIO₃的物質的量為n(NaIO₃)=1/5×5/3mol=1/3mol.所以一共消耗的的NaIO₃的物質的量為n(NaIO₃)= 5/3mol+1/3mol=2mol.（3） H₂SO₃ HSO₃^- + H⁺的電離常數K_a= {C(H⁺)·C(HSO₃^-)} ÷C(H₂SO₃)= 1×10^-2 mol/L; NaHSO₃的水解平衡為HSO₃^-+H₂O H₂SO₃ + OH^-。水解平衡常數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，會發生反應：H₂SO₃+ I₂＋H₂O= H₂SO₄+ 2HI；使平衡H₂SO₃ HSO₃^- + H⁺向逆反應方向移動，則溶液中將增大。若加入少量NaOH溶液，由于發生反應：H⁺+OH^-= H₂O，使平衡HSO₃ - SO₃^2- + H⁺向正反應方向移動，的值增大。若加入少量水，鹽的水解程度增大，使水的電離程度也增大。