制备BaCl2和SO3的流程图如下：已知；①BaSO4（s）+4C（s）高温4CO（g）+BaS（s）△H1=571.2kJ•mol-1②BaSO4（s）+4C（s）高温2CO2（g）+BaS（s）△H2=226.2kJ•mol-1（1）SO2用NaOH溶液吸收可得到NaHSO3溶液．已

Question

制备BaCl₂和SO₃的流程图如下：

已知；①BaSO₄（s）+4C（s）

高温

4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ•mol^-1
②BaSO₄（s）+4C（s）

高温

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ•mol^-1
（1）SO₂用NaOH溶液吸收可得到NaHSO₃溶液．已知在0.1mol•L^-1的NaHSO₃溶液中有关微粒浓度由大到小的顺序为：[Na+]＞[HSO3]＞[SO32−]＞[H2SO3]．则该溶液中[H⁺]______[OH^-]（填“＜”、“＞”或“=”），简述理由（用简单的文字和离子方程式说明）______．
（2）向BaCl₂溶液中加入Na₂SO₄和Na₂CO₃，当两种沉淀共存时(c(SO42−))/(c(CO32−))=______．[Ksp(BaSO4)＝1.1×10−10，Ksp(BaCO3)＝5.1×10−9]
[Kφ（BaSO₄）=1.1×10^-10，Kφ（BaCO₃）=5.1×10^-9]
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是______，______，______．
（4）在催化剂作用下发生反应：2SO₂+O₂

催化剂

△

2SO₃．反应达到平衡，判断该反应达到平衡状态的标志是______．（填字母）
a．SO₂和SO₃浓度相等               b．SO₂百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变           d．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
（5）用SO₂和O₂制备硫酸，装置如图所示．电极为多孔材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
B极的电极反应式为______；电池总反应式为______．

Answer 1

（1）由于NaHSO₃溶液中，c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），说明亚硫酸氢钠的电离程度大于水解程度，反应的离子方程式为：HSO₃^-⇌H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O⇌OH^-+H₂SO₃，
故答案为：＞；c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），说明亚硫酸氢钠的电离程度大于水解程度，所以氢离子浓度大于氢氧根离子浓度；
（2）向BaC1₂溶液中加入Na₂SO₄和Na₂CO₃，当两种沉淀共存时，溶液中钡离子浓度相同，
c（SO₄^2-））=(1.1×10−10)/(c(Ba2+))，c（CO₃^2-）=(5.1×10−9)/(c(Ba2+))，
所以：(c(SO42−))/(c(CO32−))=(1.1×10−10)/(5.1×10−9)=2.2×10^-2mol/L，
故答案为：2.2×10^-2；
（3）加入过量C可提高冰晶石的转化率，以上反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，
故答案为：使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温；
（4）a．SO₂和SO₃浓度相等，不能判断浓度是否变化，无法判断是否达到平衡状态，故a错误；
b．SO₂百分含量保持不变，说明各组分的浓度不变，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故b正确；
c．反应方程式两边气体的体积不相等，容器中气体的压强不变，说明各组分浓度不变，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故c正确；
d．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等，表示的都是正逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故d错误；
故选：bc；
（5）该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，所以其电池反应式为：2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄，
故答案为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄．