Question

汽車尾氣中CO、NOx 以及燃煤廢棄中的SO₂都是大氣污染物，對它們的治理具有重要意義．吸收SO₂和NO，獲得Na₂S₂O₂和NH₄NO₃產品的流程圖如下（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生成等物質的量的Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液時總反應的離子方程式

 

②已知混合液pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關系如下表：

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

當混合液中n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時，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）口流出；
②生成S₂O₄^2-的電極反應式為

 

；
（4）已知進入裝置Ⅳ的溶液中，NO₂^-的濃度為a g?L^-1，要使1m³該溶液中的NO₂^-完全轉化為NO₃^-，至少需向裝置Ⅳ中通入標準狀況下的O₂

 

 L．（用含a代數(shù)式表示）

Answer 1

考點：含硫物質的性質及綜合應用,電解原理

專題：

分析：（1）①NaOH溶液吸收SO₂生成等物質的量的Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液時，由原子守恒可知NaOH與二氧化硫的物質的量比為3：2；
②當混合液中n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時，由表格中pH=7.2可知，溶液為堿性，結合電荷守恒分析；
（2）NO被氧化為硝酸根，Ce⁴⁺被還原為Ce³⁺，酸性環(huán)境，缺氧補水，缺氫補氫離子完成方程式；
（3）①生成Ce⁴⁺為氧化反應，發(fā)生在陽極上，連接電源正極，因此從a口流出；
②反應物是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^-完全轉化為NH₄NO₃，則失去電子數(shù)目是：1000×（5-3）a/46，設消耗標況下氧氣的體積是V，則得電子數(shù)目是：V÷22.4×2×（2-0），根據(jù)電子守恒進行計算．

解答： 解：（1）①NaOH溶液吸收SO₂生成等物質的量的Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液時，由原子守恒可知NaOH與二氧化硫的物質的量比為3：2，離子反應為2SO₂+3OH^-=HSO₃^-+SO₃^2-+H₂O，故答案為：2SO₂+3OH^-=HSO₃^-+SO₃^2-+H₂O；
②當混合液中n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時，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，缺氧補水，缺氫補氫離子，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，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反應物是HSO₃^-被還原成S₂O₄^2-，得到電子，電極反應式為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^-完全轉化為NH₄NO₃，則失去電子為

1000a×(5-3)

46

mol，設消耗標況下氧氣的體積是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

．

點評：本題考查較綜合，涉及離子濃度比較、離子反應及電化學、氧化還原反應計算等，注重高頻考點的考查，綜合考查化學反應原理，把握習題中的信息守恒法應用為解答的關鍵，注意知識的遷移應用，題目難度中等．