《2026年新高考5年真题化学河北专版》

2. [2025·北京卷，18T，13 分]利用工业废气中的 H₂S 制备焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)的一种流程示意图如下。

已知：

(1)制 SO₂
已知：H₂S(g)+ $\frac{1}{2}$O₂(g)=S(s)+H₂O(g) ΔH = -221.2 kJ·mol⁻¹
S(s)+O₂(g)=SO₂(g) ΔH = -296.8 kJ·mol⁻¹
由 H₂S 制 SO₂的热化学方程式为${2H_{2}S(g) + 3O_{2}(g)\xlongequal{}2SO_{2}(g) + 2H_{2}O(g)}$ $\Delta H=-1\ 036\ {kJ· mol^{-1}}$。
(2)制 Na₂S₂O₅
Ⅰ.在多级串联反应釜中，Na₂CO₃悬浊液与持续通入的 SO₂进行如下反应：
第一步：2Na₂CO₃+SO₂+H₂O⇌Na₂SO₃+2NaHCO₃
第二步：NaHCO₃+SO₂⇌NaHSO₃+CO₂
Na₂SO₃+SO₂+H₂O⇌2NaHSO₃
Ⅱ.当反应釜中溶液 pH 达到 3.8~4.1 时，形成的 NaHSO₃悬浊液转化为 Na₂S₂O₅固体。
①Ⅱ中生成 Na₂S₂O₅的化学方程式是${2NaHSO_{3}\xlongequal{}Na_{2}S_{2}O_{5} + H_{2}O}$。
②配碱槽中，母液和过量 Na₂CO₃配制反应液，发生反应的化学方程式是${Na_{2}CO_{3} + NaHSO_{3}⇌ Na_{2}SO_{3} + NaHCO_{3}}$。
③多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是${SO^{2-}_{4}}$，需除去。

④尾气吸收器中，吸收的气体有${CO_{2}}$、${SO_{2}}$。
(3)理论研究 Na₂SO₃、NaHCO₃与 SO₂的反应。一定温度时，在 1 L 浓度均为 1 mol·L⁻¹的 Na₂SO₃和 NaHCO₃的混合溶液中，随 n(SO₂)的增加，SO₃²⁻和 HCO₃⁻平衡转化率的变化如图。
①0~a mol，与 SO₂优先反应的离子是${SO^{2-}_{3}}$。
②a~b mol，HCO₃⁻平衡转化率上升而 SO₃²⁻平衡转化率下降，结合方程式解释原因：${SO_{2}}$与${HCO^{-}_{3}}$发生反应${SO_{2} + HCO^{-}_{3}⇌ HSO^{-}_{3} + CO_{2}}$，随着$n{(SO_{2})}$的增大，$a～b\ {mol}$时，产生的${CO_{2}}$逸出，促使反应正向进行，${HCO^{-}_{3}}$平衡转化率上升，同时溶液中${HSO^{-}_{3}}$浓度增大，使${SO^{2-}_{3} + SO_{2} + H_{2}O⇌ 2HSO^{-}_{3}}$平衡逆向移动，${SO^{2-}_{3}}$平衡转化率下降。

答案： 2. 参考答案
(1)${2H_{2}S(g) + 3O_{2}(g)\xlongequal{}2SO_{2}(g) + 2H_{2}O(g)}$ $\Delta H=-1\ 036\ {kJ· mol^{-1}}$
(2)①${2NaHSO_{3}\xlongequal{}Na_{2}S_{2}O_{5} + H_{2}O}$ ②${Na_{2}CO_{3} + NaHSO_{3}⇌ Na_{2}SO_{3} + NaHCO_{3}}$ ③${SO^{2-}_{4}}$ ④${CO_{2}}$、${SO_{2}}$
(3)①${SO^{2-}_{3}}$ ②${SO_{2}}$与${HCO^{-}_{3}}$发生反应${SO_{2} + HCO^{-}_{3}⇌ HSO^{-}_{3} + CO_{2}}$，随着$n{(SO_{2})}$的增大，$a～b\ {mol}$时，产生的${CO_{2}}$逸出，促使反应正向进行，${HCO^{-}_{3}}$平衡转化率上升，同时溶液中${HSO^{-}_{3}}$浓度增大，使${SO^{2-}_{3} + SO_{2} + H_{2}O⇌ 2HSO^{-}_{3}}$平衡逆向移动，${SO^{2-}_{3}}$平衡转化率下降
命题意图 本题以工业废气制焦亚硫酸钠的流程为情境，综合考查化学反应原理，体现了“变化观念与平衡思想”等化学学科核心素养。
解题思路
(1)已知反应①${H_{2}S(g) + \frac{1}{2}O_{2}(g)\xlongequal{}S(s) + H_{2}O(g)}\ \ \Delta H=-221.2\ {kJ· mol^{-1}}$，反应②${S(s) + O_{2}(g)\xlongequal{}SO_{2}(g)}\ \ \Delta H=-296.8\ {kJ· mol^{-1}}$，根据盖斯定律①$×2+$②$×2$得${2H_{2}S(g) + 3O_{2}(g)\xlongequal{}2SO_{2}(g) + 2H_{2}O(g)}$ $\Delta H=(-221.2× 2)+(-296.8× 2)\ {kJ· mol^{-1}}=-1\ 036\ {kJ· mol^{-1}}$。
(2)①当反应釜中溶液${pH}$达到$3.8～4.1$时，形成的${NaHSO_{3}}$悬浊液转化为${Na_{2}S_{2}O_{5}}$固体，根据元素守恒，还有水生成。②根据多级串联反应釜中的化学方程式可知，除了生成的${Na_{2}S_{2}O_{5}}$外，母液中有${NaHSO_{3}}$剩余，又因为$K_{ a2}{(H_{2}SO_{3})}＞K_{ a2}{(H_{2}CO_{3})}$，${NaHSO_{3}}$与过量${Na_{2}CO_{3}}$发生反应生成${Na_{2}SO_{3}}$和${NaHCO_{3}}$。③在燃烧炉中反应冷却后的气体中混有${O_{2}}$，${O_{2}}$能氧化${Na_{2}SO_{3}}$或${NaHSO_{3}}$，生成${Na_{2}SO_{4}}$，所以多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是${SO^{2-}_{4}}$，需除去。④多级串联反应釜中${Na_{2}CO_{3}}$悬浊液与持续通入的${SO_{2}}$反应，反应中可有${CO_{2}}$产生，同时可能部分${SO_{2}}$不能完全反应，${CO_{2}}$、${SO_{2}}$均可以被${NaOH}$溶液吸收。
(3)①由图可知，$0～a\ {mol}$时，${HCO^{-}_{3}}$的平衡转化率较低，而${SO^{2-}_{3}}$的平衡转化率较高，所以${SO^{2-}_{3}}$与${SO_{2}}$优先反应。