Question

【題目】汽車(chē)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)化如下所示：

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NO3-和NO2-，請(qǐng)寫(xiě)出生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-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S2O42-的電極反應(yīng)式為___。

(5)已知進(jìn)入裝置Ⅳ的溶液中NO2-的濃度為a g·L－1，要使1 m3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∶3 3∶12NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋陽(yáng)極2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O243a

【解析】

（1）①根據(jù)反應(yīng)NO＋O3=NO2＋O2可知NO中氮元素由+2價(jià)升高到+4價(jià)，生成1molO2時(shí)，轉(zhuǎn)移2mole-，標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L O2的物質(zhì)的量為0.5mol，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol；

②反應(yīng)Ⅱ中，氮元素最終轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2，N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。NO2中氮元素由+4價(jià)降低到0價(jià)，被還原，CO(NH2)2中氮元素由-3價(jià)升高到0價(jià)，被氧化，當(dāng)n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時(shí)，根據(jù)元素守恒可知氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2×2:3=4:3，即為質(zhì)量之比為4∶3；

（2）CO＋NOx―→N2＋CO2(未配平)，若x＝1.5，NOx中氮元素由+3價(jià)降低到0價(jià)，CO中碳元素由+2價(jià)升高到+4價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降守恒可知CO和NOx的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3:2，結(jié)合元素守恒可知CO＋NOx―→N2＋CO2中CO2和N2的化學(xué)計(jì)量數(shù)比為3:1；

（3）NO被Ce4＋氧化生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-，根據(jù)流程圖可知Ce4＋被還原為Ce3＋，因此離子方程式為2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；

（4）Ce3＋失電子被氧化生成Ce4＋，電解槽中陽(yáng)極失電子，因此生成的Ce4＋在電解槽的陽(yáng)極；根據(jù)流程圖可知HSO3-參與反應(yīng)，在陰極得電子，因此反應(yīng)式為2H＋＋2HSO3-＋2e－=S2O42-＋2H2O；

（5）溶液中的NO2-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，根據(jù)流程圖可知裝置Ⅳ中加入了氨氣和氧氣，因此NO2-被氧氣氧化生成NO3-，氮元素化合價(jià)由+3價(jià)升高到+5價(jià)，氧氣中氧元素由0價(jià)降低到-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降守恒可知2NO2-~O2，2NO2-的物質(zhì)的量濃度為a/46mol/L，1 m3中NO2-的物質(zhì)的量為a/46×103mol，則消耗氧氣的物質(zhì)的量為a/46×103mol÷2=a/92×103mol，標(biāo)況下體積為V=n×Vm=a/92×103mol×22.4L/mol≈243aL。