Question

已知：①HSO₃^-的還原性比I^-強，②IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O．工業(yè)上利用NaIO₃和NaHSO₃反應來制取單質I₂．NaIO₃來源于自然界的礦物，NaHSO₃來源于硫酸工廠尾氣處理的產物（用NaOH溶液吸收SO₂）．
（1）配平下列第②個反應，將系數(shù)填在橫線上．
①NaIO₃不足時，發(fā)生反應：2NaIO₃+6NaHSO₃=2NaI+3Na₂SO₄+3H₂SO₄
②NaIO₃足量時，發(fā)生反應：______NaIO₃+______NaHSO₃=______I₂+______Na₂SO₄+______H₂SO₄+______H₂O
（2）現(xiàn)模擬工業(yè)制取I₂．在含5molNaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液．請畫出加入NaIO₃的物質的量和析出I₂單質的物質的量的關系曲線．
（3）若工業(yè)上要生產2.54噸I₂，至少需要處理標準狀況下SO₂的體積分數(shù)為0.224%的硫酸廠的尾氣多少立方米？

Answer 1

解：（1）化學反應中碘元素化合價從+5價降為0價，生成1mol碘單質共降低10價，硫元素的化合價從+4價升高到+6價，2molNaHSO₃生成1molNa₂SO₄共升高了4價，根據(jù)電子守恒和原子守恒，則碘酸鈉的前面系數(shù)是4，亞硫酸氫鈉的系數(shù)是10，即4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，故答案為：4；10；2；7；3；2；
（2）根據(jù)化學方程式4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O可以知道加入NaIO₃的物質的量和析出I₂單質的物質的量的關系是2：1，5molNaHSO₃消耗2mol碘酸鈉時恰好生成碘單質1mol，即，故答案為：；
（3）NaOH溶液吸收SO₂的反應表示為：SO₂+2NaOH=NaHSO₃，結合反應4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，可以得到對應關系式：SO₂～NaHSO₃～0.2I₂，假設需要處理標準狀況下SO₂的體積分數(shù)為0.224%的硫酸廠的尾氣體積為V，則
SO₂～NaHSO₃～0.2I₂
1 0.2
V
解得V=5×10⁵（m³）
答：至少需要處理標準狀況下SO₂的體積分數(shù)為0.224%的硫酸廠的尾氣5×10⁵m³．
分析：（1）氧化還原反應中化合價升高值=化合價降低值=轉移電子數(shù)，根據(jù)電子守恒來配平方程式；
（2）根據(jù)化學方程式中NaIO₃的物質的量和析出I₂單質的物質的量的關系來畫圖；
（3）硫酸廠的尾氣二氧化硫用氫氧化鈉來吸收，結合NaHSO₃和二氧化硫以及碘單質的量來計算．
點評：本題是一道有關氧化還原反應的綜合題，考查角度廣，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．