Question

8．SO₂、NO是大氣污染物．工業(yè)上吸收SO₂和NO，同時(shí)獲得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃產(chǎn)品的流程圖如圖（Ce為鈰元素）：

（1）裝置Ⅰ中生成HSO₃^-的離子方程式為SO₂+OH^-=HSO₃^-；
（2）向pH=5的NaHSO₃溶液中滴加一定濃度的CaCl₂溶液，溶液中出現(xiàn)渾濁，pH降為2，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋溶液pH降低的原因：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）裝置Ⅲ中，電解槽的陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
（4）從裝置Ⅳ中獲得粗產(chǎn)品NH₄NO₃的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等．
（5）已知進(jìn)入裝置Ⅳ的溶液中，NO₂^-的濃度為a　g•L^-1，要使1m³該溶液中的NO₂^-完全轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，至少需向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂243aL．（用含a代數(shù)式表示，計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）

Answer 1

分析 SO₂、NO是大氣污染物，通過氫氧化鈉溶液吸收得到亞硫酸氫鈉，一氧化氮不反應(yīng)，通過裝置Ⅱ加入Ce⁴⁺氧化還原反應(yīng)得到Ce³⁺、NO₂^-、NO₃^-等，和亞硫酸氫鈉混合，在電解池中通電電解得到Ce⁴⁺循環(huán)使用，獲得Na₂S₂O₄，NO₂^-、NO₃^-等加入氨氣和氧氣在裝置Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)得到NH₄NO₃產(chǎn)品，
（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和強(qiáng)堿之間發(fā)生反應(yīng)；
（2）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，溶液顯示酸性，根據(jù)平衡移動(dòng)原理來回答；
（3）在電解池中，陽極上發(fā)失去電子的氧化反應(yīng)；
（4）根據(jù)獲得粗產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)步驟來分析，溶液中得到溶質(zhì)固體是通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌等操作得到；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒來計(jì)算．

解答 解：（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和強(qiáng)堿氫氧化鈉之間發(fā)生反應(yīng)：過量的二氧化硫和堿反應(yīng)生成亞硫酸氫鹽，反應(yīng)的離子方程式為：SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氫氧化鈉之間不會(huì)反應(yīng)，故答案為：SO₂+OH^-=HSO₃^-；
（2）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，溶液顯示酸性，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，
故答案為：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）電解池的陽極上發(fā)失去電子的氧化反應(yīng)，流程圖分析可知是Ce³⁺變化為Ce⁴⁺，電極反應(yīng)為：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，故答案為：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
（4）獲得粗產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）NO₂^-的濃度為a g•L^-1，要使1m³該溶液中的NO₂^-完全轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，則失去電子數(shù)目是：$\frac{1000a}{46}$×2，設(shè)消耗標(biāo)況下氧氣的體積是V，則得到電子數(shù)目是：$\frac{V}{22.4}$×4，根據(jù)電子守恒：$\frac{1000a}{46}$×2=$\frac{V}{22.4}$×4，解得V=243a，故答案為：243a．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生含氮元素、含硫元素物質(zhì)的性質(zhì)知識(shí)，注意知識(shí)的梳理和歸納是關(guān)鍵，難度中等．