Question

【題目】隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題。

(1)工業(yè)尾氣中含有大量的氮氧化物，NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)原理如圖所示：

①由圖可知SCR技術(shù)中的氧化劑為____。

②用Fe作催化劑加熱時(shí)，在氨氣足量的情況下，當(dāng)NO2與NO的物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______。

(2)ClO2氣體是一種常用的消毒劑，現(xiàn)在被廣泛用于飲用水消毒。自來水廠用ClO2處理后的水中，要求ClO2的濃度在0.1~0.8 mg/L。碘量法可以檢測水中ClO2的濃度，步驟如下：

Ⅰ.取一定體積的水樣用微量的氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，然后加入一定量的碘化鉀，并加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)

Ⅱ.加入一定量的Na2S2O3溶液(已知：2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)

Ⅲ.加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1.3。

已知：ClO2在中性條件下還原產(chǎn)物為ClO2-，在酸性條件下還原產(chǎn)物為Cl-。請回答下列問題：

①確定操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象為________。

②在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式為______。

③若水樣的體積為1.0 L，在操作Ⅱ時(shí)消耗了1.0×10-3 mol/L的Na2S2O3溶液10 mL，則水樣中ClO2的濃度是____mg/L。

Answer 1

【答案】NO、NO2 2NH3+NO+NO22N2+3H2O 藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色 ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O 0.675

【解析】

(1)①得電子，化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；

②根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒來配平；

(2)①加入一定量 Na2S2O3 溶液，發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2=S4O62-+2I-，使I2還原為I-；

②由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO2-將I-氧化生成的I2與淀粉結(jié)合再次出現(xiàn)藍(lán)色，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；

③根據(jù)關(guān)系式ClO2～I-～S2O32-先計(jì)算出ClO2的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度。

(1)①由圖甲可知SCR技術(shù)中NH3與NO、NO2反應(yīng)產(chǎn)物為N2和水，故氧化劑為NO、NO2；

②NH3中氮的化合價(jià)由-3價(jià)升高到0價(jià)，一個(gè)NH3失去3個(gè)電子，NO2中氮的化合價(jià)由+4價(jià)降低到0價(jià)，一個(gè)NO2得到4個(gè)電子，NO中氮的化合價(jià)由+2價(jià)降低到0價(jià)，一個(gè)NO得到2個(gè)電子，當(dāng)NO2與NO的物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的最小公倍數(shù)為6，結(jié)合質(zhì)量守恒可知方程式為：2NH3+NO+NO22N2+3H2O；

(2)①加入一定量 Na2S2O3溶液，Na2S2O3與I2發(fā)生氧化還原反應(yīng)為：2S2O32-+I2=S4O62-+2I-，使I2還原為I-，若反應(yīng)完全，則溶液藍(lán)色會(huì)消失，半分鐘內(nèi)不變色；

②由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO2-將I-氧化生成的I2，溶液又變?yōu)樗{(lán)色，ClO2-中氯的化合價(jià)由+3價(jià)降低到-1價(jià)，一個(gè)ClO2-得到4個(gè)電子，碘的化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，一個(gè)I-失去1個(gè)電子，轉(zhuǎn)移電子的最小公倍數(shù)為4，結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒可知離子方程式為：ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O；

③根據(jù)電子得失數(shù)目相等，可得關(guān)系式：ClO2～I-～S2O32-，n(S2O32-)=1.0×10-3 mol/L×0.01 L=1.0×10-5 mol，則n(ClO2)=n(S2O32-)=1.0×10-5 mol，則m(ClO2)= 1.0×10-5 mol×67.5×103 mg/mol=0.675 mg，由于水樣的體積為1.0 L，所以 ClO2 的濃度為=0.675 mg/L。