Question

【题目】连二亚硫酸钠（）俗称保险粉，是一种强还原剂，工业上可通过吸收大气污染物（含有、NO等）制取，同时还可得到产品，工艺流程图如下（Ce为铈元素）：

请回答下列问题：

（1）装置Ⅰ中可生成。常温下溶液呈酸性的原因是_____________。

（2）装置Ⅱ中酸性条件下，NO被氧化为时，氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______________。

（3）装置Ⅲ中阴极上的电极反应式为_______________。若装置Ⅳ中的浓度为11.5g·，要使1该溶液中的完全转化为,至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的____________L。

（4）在空气中容易被氧化，其反应方程式可能为：

①;

②。

请设计实验证明氧化时一定有反应②发生____________。

（5）一空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下：

质子的流动方向为____________（“从A到B”或“从B到A”），负极的电极反应式为____________________。

Answer 1

【答案】 HSO3-在溶液中存在电离平衡和水解平衡：HSO3-SO32-+H+，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的电离程度大于水解程度，故溶液中的c（H+）＞c（OH-），溶液呈酸性 1:3 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2.8 取少量固体溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明是②（或取少量固体溶于水中，若闻到刺激性气味，则证明是②） 从A到B SO2-2e- +2H2O=SO42-+4H+

【解析】试题分析：本题以Na2S2O4的制备流程为载体，考查流程的分析、盐溶液酸碱性的判断、氧化还原反应的计算、电极反应式的书写、原电池原理和实验方案的设计。

（1）装置I中发生的反应为SO2+NaOH=NaHSO3。NaHSO3属于弱酸的酸式盐，在NaHSO3溶液中HSO3-既存在电离平衡HSO3-H++SO32-又存在水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的电离程度大于水解程度，溶液中c（H+）c（OH-），溶液呈酸性。

（2）根据流程，NO被Ce4+氧化为NO3-，N元素的化合价由+2价升至+5价，NO3-为氧化产物，Ce4+被还原为Ce3+，Ce3+为还原产物，根据得失电子守恒，3n（NO3-）=n（Ce3+），n（NO3-）：n（Ce3+）=1:3，即氧化产物与还原产物物质的量之比为1:3。

（3）在装置III的电解槽中发生电解反应，Ce3+被氧化成Ce4+，HSO3-被还原成S2O42-，S元素的化合价由+4价降至+3价，阴极电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O。装置IV中NO2-被氧化成NO3-，N元素的化合价由+3价升至+5价，根据得失电子守恒，2n（NO2-）=4n（O2），n（O2）=n（NO2-）==0.125mol，至少向装置IV中通入标准状况下O2的体积为0.125mol22.4L/mol=2.8L。

（4）根据反应的原理，要证明氧化时反应②一定发生，即检验固体中含NaHSO4。证明氧化时一定有反应②发生的实验方案为：取少量固体溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明一定有反应②发生（或取少量固体溶于水中，若闻到刺激性气味，则证明一定有反应②发生）。

（5）通入O2的B电极为正极，正极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；通入SO2的A电极为负极，原电池中阳离子向正极移动，质子的流动方向从A到B。负极上SO2被氧化成H2SO4，1molSO2失去2mol电子生成1molSO42-，负极电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+。