Question

汽車尾氣中CO、NOx 以及燃煤廢棄中的SO₂都是大氣污染物，對(duì)它們的治理具有重要意義．吸收SO₂和NO，獲得Na₂S₂O₂和NH₄NO₃產(chǎn)品的流程圖如下（Ce為鈰元素）：

（1）裝置Ⅰ中，NaOH溶液吸收SO₂也可生成Na₂SO₃和NaHSO₃的混合溶液
①寫出NaOH溶液吸收SO₂生成等物質(zhì)的量的Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液時(shí)總反應(yīng)的離子方程式

 

②已知混合液pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關(guān)系如下表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

當(dāng)混合液中n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時(shí)，c（Na⁺）

 

 c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）（填“＞”“=”或“＜”）
（2）裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce 4+氧化的產(chǎn)物主要是NO₃^-、NO₂^-，寫出只生成NO₂^-的離子方程式

 

；
（3）裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce₄⁺，其原理如圖所示．

①生成的Ce₄⁺從電解槽的

 

 （填字母序號(hào)）口流出；
②生成S₂O₄^2-的電極反應(yīng)式為

 

；
（4）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NO₃^-，至少需向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂

 

 L．（用含a代數(shù)式表示）

Answer 1

考點(diǎn)：含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用,電解原理

專題：

分析：（1）①NaOH溶液吸收SO₂生成等物質(zhì)的量的Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液時(shí)，由原子守恒可知NaOH與二氧化硫的物質(zhì)的量比為3：2；
②當(dāng)混合液中n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時(shí)，由表格中pH=7.2可知，溶液為堿性，結(jié)合電荷守恒分析；
（2）NO被氧化為硝酸根，Ce⁴⁺被還原為Ce³⁺，酸性環(huán)境，缺氧補(bǔ)水，缺氫補(bǔ)氫離子完成方程式；
（3）①生成Ce⁴⁺為氧化反應(yīng)，發(fā)生在陽極上，連接電源正極，因此從a口流出；
②反應(yīng)物是HSO₃^-被還原成S₂O₄^2-，得到電子；
（4）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：1000×（5-3）a/46，設(shè)消耗標(biāo)況下氧氣的體積是V，則得電子數(shù)目是：V÷22.4×2×（2-0），根據(jù)電子守恒進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）①NaOH溶液吸收SO₂生成等物質(zhì)的量的Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液時(shí)，由原子守恒可知NaOH與二氧化硫的物質(zhì)的量比為3：2，離子反應(yīng)為2SO₂+3OH^-=HSO₃^-+SO₃^2-+H₂O，故答案為：2SO₂+3OH^-=HSO₃^-+SO₃^2-+H₂O；
②當(dāng)混合液中n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時(shí)，由表格中pH=7.2可知，溶液為堿性，c（OH^-）＞c（H⁺），由電荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），則（Na⁺）＞c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），故答案為：＞；
（2）NO被氧化為硝酸根，Ce⁴⁺被還原為Ce³⁺，酸性環(huán)境，缺氧補(bǔ)水，缺氫補(bǔ)氫離子，所以離子方程式為NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺，
故答案為：NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺；
（3）①生成Ce⁴⁺為氧化反應(yīng)，發(fā)生在陽極上，連接電源正極，因此從a口流出，故答案為：a；
②反應(yīng)物是HSO₃^-被還原成S₂O₄^2-，得到電子，電極反應(yīng)式為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
（4）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，則失去電子為

1000a×(5-3)

46

mol，設(shè)消耗標(biāo)況下氧氣的體積是V，則得電子為

V

22.4

mol×2×（2-0），根據(jù)電子守恒可知

1000a×(5-3)

46

=

V

22.4

mol×2×（2-0），解得V=

5600a

23

L，故答案為：

5600a

23

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及離子濃度比較、離子反應(yīng)及電化學(xué)、氧化還原反應(yīng)計(jì)算等，注重高頻考點(diǎn)的考查，綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理，把握習(xí)題中的信息守恒法應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，注意知識(shí)的遷移應(yīng)用，題目難度中等．