Question

科研、生產中常涉及鈉、硫及其化合物。
（1）工業上用Na₂CO₃溶液處理水垢中的CaSO₄，反應的離子方程式為___________________；實驗室中，Na₂S溶液長期放置有硫析出，原因為___________________（用離子方程式表示）。
（2）下圖是大型蓄電系統的示意圖。左右兩側為電解質儲罐，中央為電池，反應原理為：，電解質通過泵在儲罐和電池間循環；離子選擇性膜只允許鈉離子通過。

當蓄電池放電時，電池中Na⁺的移動方向是_________（填“a→b”或“b→a”），電極a的電極反應式為_______________；當蓄電池處于充電狀態時，電極b的電極反應式為___________。用該電池做電源，采用惰性電極電解200 mL 1 mol·L^－1的AgNO₃溶液，當陰極質量增加2.16 g時，電解后溶液的pH為_________（不考慮溶液體積變化）。
（3）工業上，用Na₂SO₃溶液作為吸收液可吸收煙氣中的SO₂，吸收SO₂過程中，溶液pH與關系如下表：

	91∶9	1∶1	9∶91
pH（25℃）	8.2	7.2	6.2

 
①由上表判斷，NaHSO₃溶液顯________性，用平衡原理解釋：__________________。
②當溶液呈中性時，溶液中離子濃度的大小關系為_____________________________。

Answer 1

（1）CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）
2S^2-+O₂+2H₂O=S↓+4OH^-
（2）b→a      Br₃^-+2e^-=3Br^?      S₄^2- + 2e^-=2S₂^2-     1
（3）①酸   在HSO₃^-溶液中存在以下兩個平衡HSO₃^-+ H₂OH₂SO₃+OH^-，HSO₃^-SO₃^2-+H⁺，其中以電離為主，故溶液為酸性。
② C(Na⁺)＞C(HSO₃^-)＞C(SO₃^2-)＞C(OH^-)=C(H⁺)

解析試題分析：（1）該反應為沉淀的轉化，CaSO₄微溶于水，離子方程式中要寫化學式，
CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），不寫狀態也可以；2S^2-+O₂+2H₂O=S↓+4OH^-
(2)根據總反應方程式，放電時右側的電解質儲罐中Na₂S₂變為Na₂S₄，S元素化合價降低得到電子，該儲罐為原電池的正極，Na⁺向該極移動；a極物質由NaBr₃得到電子變為NaBr，電解反應式為Br₃^-+2e^-=3Br^?；充電時b極物質由Na₂S₄得到電子變為Na₂S₂，電極反應式為S₄^2- + 2e^-=2S₂^2-。
電解后得到銀單質的量為n(Ag)=2.16÷108=0.02mol   n(e^-)=0.02mol  
則溶液中OH^-放電，n(H⁺)=n(OH^-)=n(e^-)=0.02mol，c(H⁺)=0.02÷0.2=0.1mol/L    pH=1
(3)由表中第三組數據可知，溶液中HSO₃^-量多時，溶液顯酸性，由于SO₃^2-、HSO₃^-水解呈堿性，故只能是HSO₃^-在溶液中以電離為主溶液呈酸性，在HSO₃^-溶液中存在以下兩個平衡HSO₃^-+ H₂OH₂SO₃+OH^-，HSO₃^-SO₃^2-+H⁺，其中以電離為主，故溶液為酸性。
兩溶液按1：1混合呈堿性，故需多加入少量HSO₃^-溶液才能轉化為中性，NaHSO₃量多于Na₂SO₃，故有
C(Na⁺)＞C(HSO₃^-)＞C(SO₃^2-)＞C(OH^-)=C(H⁺)
考點：考查化學反應原理中電化學、溶液中離子濃度的比較、沉淀的轉化等有關問題。