Question

14．抗氧劑亞硫酸鈉可利用硫酸工業(yè)的爐氣和尾氣與純堿反應(yīng)來制取，生產(chǎn)流程如圖1：

己知：①爐氣、尾氣中均含有SO₂、水蒸氣等；②“混合反應(yīng)”中還溶解有少量Fe₂O₃、MgO等礦塵．
（1）“混合反應(yīng)”中純堿（Na₂CO₃）參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑（或2SO₂+Na₂CO₃+H₂O=2NaHSO₃+CO₂↑）（任寫一個(gè)）．
（2）用NaOH“除雜”時(shí)，主要的離子方程式為：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓（或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O））（任寫一個(gè)）．
（3）通過“操作I”可以得到亞硫酸鈉晶體，其操作過程包括：加熱蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（寫出主要步驟名稱）及洗滌、干燥．
（4）硫酸生產(chǎn)中爐氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）．研究發(fā)現(xiàn)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)（SO₃%）隨溫度（T）的變化如圖2中曲線I所示．
下列判斷正確的是AC（填序號(hào)）．
A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．曲線I上A、C兩點(diǎn)反應(yīng)速率的關(guān)系是：υ_A＞υ_C
C．反應(yīng)達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，2υ_正（O₂）=υ_逆（SO₃）
D．已知V₂O₅的催化效果比Fe₂O₃好，若I表示用V₂O₅催化劑的曲線，則Ⅱ是Fe₂O₃作催化劑的曲線．

Answer 1

分析 （1）由工藝流程可知混合反應(yīng)中為SO₂等與純堿（Na₂CO₃）的反應(yīng)，SO₂與純堿（Na₂CO₃）溶液反應(yīng)生成Na₂SO₃（或NaHSO₃）、CO₂；
（2）混合反應(yīng)中還溶解有少量Fe₂O₃、MgO等礦塵，混合反應(yīng)后的溶液中含有少量的Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等．Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等都與OH^-發(fā)生反應(yīng)；
（3）從溶液中獲得固體物質(zhì)應(yīng)采取蒸發(fā)結(jié)晶方法；
（4）由圖象可知T₀前反應(yīng)未達(dá)平衡，T₀時(shí)處于平衡狀態(tài)，T₀后升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)．
A、T₀后升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)；
B、溫度升高反應(yīng)速率加快；
C、不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
D、催化劑縮短到達(dá)平衡時(shí)間，平衡不移動(dòng)．

解答 解：（1）SO₂與純堿（Na₂CO₃）溶液反應(yīng)的方程式為SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑或2 SO₂+Na₂CO₃+H₂O=NaHSO₃+CO₂↑，
故答案為：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑或2 SO₂+Na₂CO₃+H₂O=NaHSO₃+CO₂↑；
（2）合反應(yīng)后的溶液中含有少量的Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等．Fe²⁺、Mg²⁺、HSO₃^-等都與OH^-發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)離子方程式為Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（3）從溶液中獲得固體物質(zhì)應(yīng)加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌干燥，故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；
（4）由圖象可知T₀前反應(yīng)未達(dá)平衡，T₀時(shí)處于平衡狀態(tài)，T₀后升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)．
A、T₀后升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；
B、A未達(dá)平衡，B處于平衡狀態(tài)，反應(yīng)速率比A點(diǎn)高，T₀后溫度升高反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，但比B點(diǎn)的速率高，所以：v_A＜v_C，故B錯(cuò)誤；
C、不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，到達(dá)平衡狀態(tài)，所以2v_正（O₂）=v_逆（SO₃），故C正確；
D、使用催化劑，加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡時(shí)間，但平衡不移動(dòng)，用V₂O₅催化劑與Fe₂O₃作催化劑，到達(dá)平衡時(shí)三氧化硫的含量相同，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備流程中的反應(yīng)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，注意對工藝流程的理解及常用化學(xué)用語、化學(xué)平衡及圖象分析等，要求學(xué)生有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)以及綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．