Question

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SO₃^2-）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1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（SO₃^2-）
b．pH=7时，溶液中c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）
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2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^-1，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

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,原电池和电解池的工作原理,离子浓度大小的比较

专题：实验设计题,基本概念与基本理论

分析：（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和强碱之间发生反应；
（2）①当溶液的pH=8时，根据图示得到溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，根据离子浓度大小比较的方法来回答；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离大于水解，溶液显示酸性，根据平衡移动原理来回答；
（3）在酸性环境下，NO和Ce⁴⁺之间会发生氧化还原反应；
（4）在电解池中，阳极上发失去电子的氧化反应，阴极上发生得电子的还原反应；
（5）根据氧化还原反应中电子守恒来计算．

解答： 解：（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，故答案为：SO₂+OH^-=HSO₃^-；
（2）①a、当溶液的pH=8时，根据图示得到溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，离子浓度大小顺序是：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-），故a正确；
b．pH=7时，溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），溶液中存在电荷守恒：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），故溶液中c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），故b错误；
c．图象可知，为获得尽可能纯的NaHSO₃，可将溶液的pH控制在4～5左右．故c正确；
故答案为：ac；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离大于水解，HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，溶液显示酸性，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使电离平衡右移，
故答案为：HSO₃^-在溶液中存在电离平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使电离平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）在酸性环境下，NO和Ce⁴⁺之间会发生氧化还原反应：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺，故答案为：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺；
（4）①电解池的阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为：2HSO₃^-+4H⁺+4e-=S₂O₃^2-+3H₂O，阳极电极反应为：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，故答案为：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
②在电解池中，阳极上是Ce³⁺失电子成为Ce⁴⁺的过程，所以生成Ce⁴⁺从电解槽的阳极上极a极流出，故答案为：a；
（5）NO₂^-的浓度为a g?L^-1，要使1m³该溶液中的NO₂^-完全转化为NH₄NO₃，则失去电子数目是：

1000a

46

，设消耗标况下氧气的体积是V，则失电子数目是：

V

22.4

，根据电子守恒：

1000a

46

=

V

22.4

，解得V=243a，故答案为：243a．

点评：本题综合考查学生含氮元素、含硫元素物质的性质知识，注意知识的梳理和归纳是关键，难度中等．