Question

【题目】汽车尾气中CO、NOx以及燃煤废气中的SO2都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。

(1)氧化还原法消除NOx的转化如下所示：

NONO2N2

①反应Ⅰ为NO＋O3===NO2＋O2，生成标准状况下11.2 L O2时，转移电子的物质的量是____mol。

②反应Ⅱ中，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2时，氧化产物与还原产物的质量比为__。

(2)吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如图所示(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：__。

(3)装置Ⅲ的作用之一是用质子交换膜电解槽电解使得Ce4＋再生，再生时生成的Ce4＋在电解槽的__(填“阳极”或“阴极”)，同时在另一极生成S2O42-的电极反应式为________________。

Answer 1

【答案】1 4∶3 2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋ 阳极 2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O

【解析】

（1）①化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据N元素的化合价的变化来确定电子转移数目；
②反应方程式中，系数之比等于物质的量之比，结合元素的化合价变化及原子守恒分析；
（2）生成等物质的量的NO3-和NO2-时，Ce4+被还原为Ce3+，结合电子守恒、电荷守恒分析离子反应；
（3）生成Ce4+为氧化反应，发生在阳极上；反应物是HSO3－被还原成S2O42-，得到电子。

(1)①由反应方程式NO＋O3===NO2＋O2可知，N元素的化合价从+2价升高到+4价，生成1mol氧气转移电子2mol，则生成11.2L即0.5molO2(标准状况)时，转移电子的物质的量是0.5mol×2=1mol，

故答案为：1；

②当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2时，即NO2和CO(NH2)2的化学计量数之比是3:2，反应方程式可表示为：6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2，该反应中只有N元素的化合价变化，氮气既是氧化产物也是还原产物，由N原子守恒可知氧化产物与还原产物的质量比为8:6=4:3，

故答案为：4:3；

(2)由流程图可知，装置II中生成等物质的量的NO3-和NO2-时，Ce4+被还原为Ce3+，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为：2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋，

故答案为：2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；

(3)由Ce3+生成Ce4+为氧化反应，所以再生时生成的Ce4+在电解槽的阳极，在电解槽的阴极HSO3－被还原成S2O42-，电极反应式为：2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O，

故答案为：阳极；2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O。