Question

【题目】SO2、NO是大气污染物。吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下（Ce为铈元素）：

（1）装置Ⅰ中生成HSO3-的离子方程式为_____ 。

（2）含硫各微粒（H2SO3、HSO3-和SO32-）存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数X(i)与溶液pH的关系如图所示。

①下列说法正确的是_____（填字母序号）。

A.pH=8时，溶液中c(HSO3-) <c(SO32-)

B.pH=7时，溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+c(SO32-)

C.为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右

②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液，溶液中出现浑浊，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因：_____。

（3）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2-，写出生成NO3-的离子方程式____。

（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如图所示。

①生成Ce4+的电极反应式为_________。

②生成Ce4+从电解槽的_____（填字母序号）口流出。

（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO2-的浓度为a g/L，要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2___L。（用含a代数式表示，计算结果保留整数）

Answer 1

【答案】SO2+OH-=HSO3- A、C HSO3-在溶液中存在电离平衡：HSO3-H++SO32-，加入CaCl2溶液后，Ca2++SO32-=CaSO3，使电离平衡右移，c(H+)增大 NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+ Ce3+-e-=Ce4+ a 243a（242a、244a、）

【解析】

（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和强碱氢氧化钠之间发生反应：SO2+OH-=HSO3-，NO和氢氧化钠之间不会反应；

（2）①A. pH=8时，根据图示得到的是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，根据离子的水解程度不同分析离子浓度大小；

B. 根据溶液中的电荷守恒分析；

C. 依据图像分析；

②依据钙离子对亚硫酸氢根离子电离平衡的影响效果作答；

（3）在酸性环境中，一氧化氮和Ce4+之间会发生氧化还原反应；

（4）Ce3＋失电子被氧化生成Ce4＋，在电解槽中阳极上失电子；电解过程中溶液中的阳离子从a口流出；

（5）依据得失电子守恒作答。

（1）过量的二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸氢根离子，离子方程式为SO2 + OH－＝HSO3－；

（2）①B. pH=8时，根据图示得到的溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，离子浓度大小顺序为：c(Na+)> c(SO32-)>c(HSO3-)> c(OH-)> c(H+)，所以c(HSO3-) <c(SO32-)，A项正确；

B. pH=7时，溶液为中性，氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等，则c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(OH-)，则推出c(Na+)=c(HSO3-) +2c(SO32-)，B项错误；

C. 溶液的pH控制在4～5时，c(HSO3-)浓度最大，则为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右，C项正确。

所以答案选A、C。

②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液，溶液中出现浑浊，是因为亚硫酸氢钠溶液中存在电离平衡：HSO3－SO32－+H+，加入CaCl2溶液后，Ca2++SO32－＝CaSO3↓，使亚硫酸根离子的浓度减小，电离平衡右移，c(H+)增大，pH减小；

（3）在酸性环境中，Ce4+将NO氧化为硝酸根离子，依据氧化还原反应规律可知其反应的离子方程式为：NO + 2H2O + 3Ce4+＝3Ce3+ + NO3- + 4H+；

（4）①生成Ce4+为氧化反应，发生在阳极上，因此再生时生成的Ce4+在电解槽的阳极，其电极反应式为Ce3+-e-=Ce4+；

②生成Ce4+从电解槽的a口流出；

（5）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-）=，则需氧气的物质的量为：n（O2）=n（NO2-）=，其标准状况下的体积为：×22.4L/mol=243a（或242a、244a、）。