Question

3．SO₂、NO是大氣污染物．吸收SO₂和NO，獲得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃產(chǎn)品的流程圖如圖1（Ce為鈰元素）：

（1）裝置Ⅰ中生成HSO₃^-的離子方程式為SO₂+OH^-═HSO₃^-；
（2）向pH=5的NaHSO₃溶液中滴加一定濃度的CaCl₂溶液，溶液中出現(xiàn)渾濁，pH降為2，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋溶液pH降低的原因：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-═CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce⁴⁺氧化的產(chǎn)物主要是NO₃^-、NO₂^-，寫出生成NO₃^-的離子方程式NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺．
（4）裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如圖2所示．  
①生成Ce⁴⁺的電極反應(yīng)式為Ce³⁺-e-=Ce⁴⁺．
②生成Ce⁴⁺從電解槽的a （填字母序號(hào)）口流出．
（5）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NH₄NO₃，需至少向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂243a L．（用含a代數(shù)式表示，計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）

Answer 1

分析 吸收SO₂和NO，獲得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃產(chǎn)品的流程分析可知，混合氣體通入氫氧化鈉溶液中吸收二氧化硫，剩余一氧化氮裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce⁴⁺氧化的產(chǎn)物主要是NO₃^-、NO₂^-，進(jìn)入裝置Ⅲ電解再生Ce⁴⁺循環(huán)使用，最后剩余的NO₃^-、NO₂^-通入氨氣和氧氣反應(yīng)得到硝酸銨，
（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和強(qiáng)堿之間發(fā)生反應(yīng)；
（2）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，溶液顯示酸性，根據(jù)平衡移動(dòng)原理來(lái)回答；
（3）在酸性環(huán)境下，NO和Ce⁴⁺之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）在電解池中，陽(yáng)極上發(fā)失去電子的氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒來(lái)計(jì)算．

解答 解：（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和強(qiáng)堿氫氧化鈉之間發(fā)生反應(yīng)：SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氫氧化鈉之間不會(huì)反應(yīng)，
故答案為：SO₂+OH^-=HSO₃^-；
（2）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，溶液顯示酸性，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，
故答案為：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）在酸性環(huán)境下，NO和Ce⁴⁺之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺，
故答案為：NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺；
（4）①電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+4H⁺+4e-=S₂O₃^2-+3H₂O，陽(yáng)極電極反應(yīng)為：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，
故答案為：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
②在電解池中，陽(yáng)極上是Ce³⁺失電子成為Ce⁴⁺的過(guò)程，所以生成Ce⁴⁺從電解槽的陽(yáng)極上極a極流出，
故答案為：a；
（5）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：$\frac{1000a}{46}$，設(shè)消耗標(biāo)況下氧氣的體積是V，則失電子數(shù)目是：$\frac{V}{22.4}$，根據(jù)電子守恒：$\frac{1000a}{46}$=$\frac{V}{22.4}$，解得V=243a，
故答案為：243a．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生含氮元素、含硫元素物質(zhì)的性質(zhì)知識(shí)，注意知識(shí)的梳理和歸納是關(guān)鍵，難度中等．