Question

【題目】汽車尾氣中CO、NOx以及燃煤廢氣中的SO2都是大氣污染物，對(duì)它們的治理具有重要意義。

（1）氧化還原法消除NOx的轉(zhuǎn)化如圖所示：

NONO2N2

①反應(yīng)Ⅰ為NO＋O3===NO2＋O2，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L O2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是____mol。

②反應(yīng)Ⅱ中，當(dāng)n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時(shí)，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為____。

（2）使用“催化轉(zhuǎn)化器”可以減少尾氣中的CO和NOx，轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋NOx―→N2＋CO2(未配平)，若x＝1.5，則化學(xué)方程式中CO2和N2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為____。

（3）吸收SO2和NO，獲得Na2S2O4和NH4NO3產(chǎn)品的流程圖如圖所示(Ce為鈰元素)。

裝置Ⅱ中，酸性條件下NO被Ce4＋氧化的產(chǎn)物主要是和，請(qǐng)寫出生成等物質(zhì)的量的和時(shí)的離子方程式：__。

（4）裝置Ⅲ的作用之一是用質(zhì)子交換膜電解槽電解使得Ce4＋再生，再生時(shí)生成的Ce4＋在電解槽的___(填“陽(yáng)極”或“陰極”)，同時(shí)在另一極生成的電極反應(yīng)式為____。

（5）已知進(jìn)入裝置Ⅳ的溶液中的濃度為a g·L－1，要使1 m3該溶液中的NO完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，至少需向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣___L(用含a代數(shù)式表示，結(jié)果保留整數(shù))。

Answer 1

【答案】14：33：12NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋陽(yáng)極2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O243

【解析】

（1）①化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)N元素的化合價(jià)的變化來(lái)確定電子轉(zhuǎn)移數(shù)目；②反應(yīng)方程式中，系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，結(jié)合元素的化合價(jià)變化及原子守恒分析；（2）由原子守恒確定反應(yīng)；（3）生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-時(shí)，Ce4+被還原為Ce3+，結(jié)合電子守恒、電荷守恒分析離子反應(yīng)；（4）生成Ce4+為氧化反應(yīng)，發(fā)生在陽(yáng)極上；反應(yīng)物是HSO3-被還原成S2O42-，得到電子；（5）NO2-的濃度為a gL-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，結(jié)合電子守恒進(jìn)行計(jì)算。

（1）①NO+O3═NO2+O2，生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移電子是2mol，生成11.2L即0.5mol O2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.5mol×2=1mol；②當(dāng)n（NO2）：n[CO（NH2）2]=3：2，即NO2和CO（NH2）2的系數(shù)之比是3：2，其方程式表示為：6NO2+4CO（NH2）2=7N2+8H2O+4CO2，只有N元素的化合價(jià)變化，氮?dú)鉃檠趸�產(chǎn)物也是還原產(chǎn)物，由N原子守恒可知氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為8：6=4：3；（2）轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO+NOx→CO2+N2（未配平），若x=1.5，可利用“定一法”進(jìn)行配平，把CO2的化學(xué)計(jì)量數(shù)定為1，則CO、NO1.5、N2前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為：1、、．即3CO+2NO1.5→3CO2+N2，則化學(xué)方程式中CO2與N2的系數(shù)之比為3：1；（3）生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-時(shí)，Ce4+被還原為Ce3+，由電子守恒、電荷守恒可知，離子方程式為：2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；（4）生成Ce4+為氧化反應(yīng)，發(fā)生在陽(yáng)極上，連接電源正極，因此再生時(shí)生成的Ce4+在電解槽的陽(yáng)極；反應(yīng)物是HSO3-被還原成S2O42-，得到電子，電極反應(yīng)式為：2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O；（5）NO2-的濃度為a gL-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，則失電子數(shù)目是：×2×（2-0），根據(jù)電子守恒：=×2×（2-0），解得V=243a。