Question

【题目】良好生态环境是最普惠的民生福祉。治理大气污染物CO、NOX、SO2具有十分重要的意义。

（1）氧化还原法消除NOX的转化如下所示：。反应I为NO+O3===NO2+O2，其还原产物是_________。反应Ⅱ中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

（2）吸收SO2和NO获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)。

装置Ⅱ中，酸性条件下NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-和NO2-，请写出生成等物质的量的NO3-和NO2-时的离子方程式_______________。装置III中发生反应的离子方程式为_________________。

（3）已知进入装置IV的溶液中NO2-的浓度为a mol·L-1，要使1L该溶液中NO2-完全转化为NH4NO3，至少需向装置IV中通入标准状况下的氧气____L(用含a代数式表示)。

Answer 1

【答案】NO2 3:2 2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋ 2Ce3＋+2H＋＋2HSO3- 2Ce4＋+S2O42-＋2H2O 11.2aL

【解析】

（1）根据反应NO＋O3=NO2＋O2可知：O3中部分氧元素由0价下降到-2价，而NO中氮元素的化合价升高，都转化为NO2，所以该反应中的还原产物和氧化产物都是NO2。反应Ⅱ中，氮元素最终转变为N2，N2既是氧化产物又是还原产物，NO2中氮元素由+4价降低到0价，被还原，CO(NH2)2中氮元素由-3价升高到0价，由得失电子数目守恒可得n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2；

（2）NO被Ce4＋氧化生成等物质的量的NO3-和NO2-，根据流程图可知Ce4＋被还原为Ce3＋，由氧化还原反应的规律分析可得离子反应：2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；装置III为电解池，由流程图可知在装置中的反应物有Ce3＋和HSO3-，生成物为Ce4＋和S2O42-，然后结合离子反应的电荷守恒和质量守恒可得答案；

（3）溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，根据流程图可知装置Ⅳ中加入了氨气和氧气，因此NO2-被氧气氧化生成NO3-，氮元素化合价由+3价升高到+5价，氧气中氧元素由0价降低到-2价，由氧化还原反应中得失电子数目守恒可得关系式：2NO2-~O2，由此计算解答。

（1）根据反应NO＋O3=NO2＋O2可知：O3中部分氧元素由0价下降到-2价，生成了NO2，所以该反应中的还原产物为NO2；反应Ⅱ中，氮元素最终转变为N2，N2既是氧化产物又是还原产物，NO2中氮元素由+4价降低到0价，被还原，CO(NH2)2中氮元素由-3价升高到0价，被氧化，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2时氧化还原反应中得失电子数目守恒，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为3:2，故答案为：NO2、3:2；

（2）NO被Ce4＋氧化生成等物质的量的NO3-和NO2-，根据流程图可知Ce4＋被还原为Ce3＋，因此离子方程式为2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；装置III为电解池，Ce3＋失电子被氧化生成Ce4＋，在电解槽中阳极上失电子，阳极反应式为：2Ce3＋-2e-= 2Ce4＋，根据流程图可知HSO3-参与反应，在阴极得电子，因此反应式为2H＋＋2HSO3-＋2e－=S2O42-＋2H2O，则装置III中发生反应的离子方程式为2Ce3＋+2H＋＋2HSO3- 2Ce4＋+S2O42-＋2H2O，故答案为：2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；2Ce3＋+2H＋＋2HSO3- 2Ce4＋+S2O42-＋2H2O；

（3）溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，根据流程图可知装置Ⅳ中加入了氨气和氧气，因此NO2-被氧气氧化生成NO3-，氮元素化合价由+3价升高到+5价，氧气中氧元素由0价降低到-2价，根据得失电子守恒可知两者反应的关系式为：2NO2-~O2，n（NO2-）=amol/L·1L=amol，则需氧气的物质的量为：n（NO2-）÷2=mol，其标准状况下的体积为：mol×22.4L/mol=11.2aL，故答案为：11.2aL。