2023年高考江苏化学卷第16题

做真题，学化学，带你畅游化学知识海洋，掌握化学内在逻辑规律，满分高分不是梦。本题为实验和工业流程结合的大题。考查点涉及物质转化、离子平衡、氧化还原、反应速率、实验操作等。需要提取有效信息，运用化学知识和规律解答问题。

16．（15分）实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO₄·H₂O，其实验过程可表示为 

（1）在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入气体SO₂，生成MgSO₃，反应为

Mg(OH)₂+H₂SO₃=MgSO₃+2H₂O

其平衡常数K与K_sp[Mg(OH)₂]、K_sp(MgSO₃)、K_a1(H₂SO₃)、K_a2(H₂SO₃)的代数关系式为K=__________；下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收SO₂效率的有__________（填序号）。

A．水浴加热氧化镁浆料

B．加快搅拌速率

C．降低通入气体SO₂的速率

D．通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO₂

（2）在催化剂作用下MgSO₃被O₂氧化为MgSO₄。已知MgSO₃的溶解度为0.57g（20℃），O₂氧化溶液中的SO₃^2-离子方程式为__________；在其他条件相同时，以负载钴的分子筛为催化剂，浆料中MgSO₃被O₂氧化的速率随pH的变化如题图甲所示。在pH=6~8范围内，pH增大，浆料中MgSO₃的氧化速率增大，其主要原因是__________。 

（3）制取晶体MgSO₄·H₂O。在如题图乙所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的MgSO₃浆料与H₂SO₄溶液充分反应。MgSO₃浆料与H₂SO₄溶液的加料方式是__________；补充完整制取MgSO₄·H₂O晶体的实验方案：向含有少量Fe³⁺、Al³⁺的MgSO₄溶液中，__________。（已知：Fe³⁺、Al³⁺在pH≥5时完全转化为氢氧化物沉淀；室温下从MgSO₄饱和溶液中结晶出MgSO₄·7H₂O，MgSO₄·7H₂O在150~170℃下干燥得到MgSO₄·H₂O，实验中需要使用MgO粉末）

解析和解答如下：

（1）根据题目引导，写出各方程式和平衡常数表达式，根据方程式的关系，得出答案。

Mg(OH)₂⇌Mg²⁺+2OH^-     ①

K_sp[Mg(OH)₂]=c(Mg²⁺)·c²(OH^-)

H₂SO₃⇌H⁺+HSO₃^- ②

K_a1(H₂SO₃)=c(H⁺)·c(HSO₃^-)/c(H₂SO₃)

HSO₃^-⇌H⁺+SO₃^2-  ③

K_a2(H₂SO₃)=c(H⁺)·c(SO₃^2-)/c(HSO₃^-)

MgSO₃⇌Mg²⁺+SO₃^2-    ④

K_sp(MgSO₃)=c(Mg²⁺)·c(SO₃^2-)

H₂O⇌H⁺+OH^-  ⑤

K_w=c(H⁺)·c(OH^-)

目标方程式为：①+②+③-④-2⑤

平衡常数关系：

K=K_sp[Mg(OH)₂]·K_a1(H₂SO₃)·K_a2(H₂SO₃)/[K_sp(MgSO₃)·(K_w)²]

要熟练掌握方程式和平衡常数的关系，可直接写出，节省时间：

方程式相加，平衡常数相乘；

方程式相减，平衡常数相除；

方程式乘系数a，平衡常数为a次方。

提高氧化镁浆料吸收SO₂效率，要从速率、平衡角度综合考虑。

对选项A：提高反应温度，加快反应速率；但是气体SO₂的溶解度会降低，不一定能提高吸收效率。速率有利、平衡不利。错误。

对选项B：加快搅拌速率，可以使反应物料接触面积增大，加快反应速率。速率有利、平衡不变。正确。

对选项C：降低通入气体SO₂的速率，会提高SO₂吸收率；但是反应速率会大大降低。速率不利、平衡有利。错误。

对选项D：通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO₂，SO₂被分散成微小气泡，极大的提高了接触面积，加快反应速率。速率有利、平衡不变。正确。

选BD。

（2）反应物：SO₃^2-、O₂

产物：SO₄^2-

介质：H₂O以及少量的H⁺、OH^-

氧化还原，相对简单，要写上反应条件。

pH升高，抑制SO₃^2-水解，c(SO₃^2-)增大，反应速率加快。

（3）固液反应，固体不便于加药，要放置在反应器内。液体通过滴液漏斗滴加，过程要缓慢，防止反应过于剧烈而失控，同时避免液体过量而造成浪费。

用滴液漏斗向盛有MgSO₃固体的三颈烧瓶中缓慢滴加硫酸溶液。

根据题目引导，要加入MgO粉末调节pH≥5，将杂质Fe³⁺、Al³⁺转化为Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀。过滤除掉Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀和过量MgO粉末。滤液需要蒸发浓缩至MgSO₄过饱和，冷却至室温析出MgSO₄·7H₂O晶体，过滤得到MgSO₄·7H₂O晶体，最后将MgSO₄·7H₂O晶体在150~170℃下干燥得到MgSO₄·H₂O。过程如下：

分批加入少量MgO粉末，搅拌，直至用pH试纸(或pH计)测得pH≥5且维持不变，过滤；将滤液蒸发浓缩、降温至室温，过滤；所得晶体在150~170℃下干燥。

微信号：麦爸说学习