Question

【题目】一种利用电化学方法同时脱除NO/SO2的工艺如图所示：

已知SO2水溶液中含硫微粒分布分数（Xi）与pH关系如图所示

（1）NaOH溶液吸收SO2时，溶液的pH由9→6时，主要发生反应的离子方程式为________。

（2）含Ce4+的溶液吸收NO，若高价氮中的NO2、N2O3、NO2-、NO3-各1mol，则消耗0.5mol·L-1的含Ce4+溶液的体积为________L；其中NO转化NO3-的离子方程式为________。

（3）电解槽中，阴极电极反应式主要为________，阳极电极反应式为________。

（4）在“气液反应器”中高价氮中的N2O3化合为NH4NO3的化学方程式为________。

Answer 1

【答案】SO32-+SO2+H2O=2HSO3- 16 3Ce4++NO+2H2O=3Ce3++NO3-+4H+ 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O Ce3+-e-=Ce4+ N2O3+H2O+O2+2NH3=2NH4NO3

【解析】

(1)根据SO2水溶液中含硫微粒分布分数图写出反应的离子方程式；

(2)根据得失电子守恒计算消耗含Ce4+溶液的体积；根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式；

(3)电解过程中，阴极上HSO3-发生得电子的还原反应生成S2O42-，阳极上Ce3+发生失电子的氧化反应生成Ce4+，据此写出电极反应式；

(4)根据流程信息确定反应物和生成物，结合得失电子守恒、原子守恒书写反应的化学方程式。

(1) 根据SO2水溶液中含硫微粒分布分数图可知，溶液的pH由9→6的过程中，SO32-在减少，HSO3-在增多，故反应的离子方程式为SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(2)含Ce4+的溶液吸收NO的过程中，Ce4+被还原为Ce3+，NO转化为高价氮中的NO2、N2O3、NO2-和NO3-，反应过程中得失电子守恒，因此可得n(Ce4+)×1=1mol×2+1mol×2+1mol×1+1mol×3，因此n(Ce4+)=8mol，因此所需0.5mol/L的含Ce4+溶液的体积；Ce4+将NO氧化为NO3- ，自身还原为Ce3+；反应过程中，Ce由+4价变为+3价，得到1个电子，N由+2价变为+5价，失去3个电子，根据得失电子守恒可得，Ce4+、Ce3+的系数为3，NO和NO3-的系数为1；根据电荷守恒可得生成物中含有H+， 且其系数为4；根据氢原子个数守恒可得反应物中含有H2O，且其系数为2；因此可得该反应的离子方程式为： 3Ce4++NO+2H2O=3Ce3++NO3-+4H+；

(3)电解过程中，HSO3-在阴极发生得电子的还原反应，生成S2O42-， 其电极反应式为： 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；Ce3+在阳极发生失电子的氧化反应，生成Ce4+， 其电极反应式为：Ce3+-e-=Ce4+；

(4)在“气液反应器”中，反应物为N2O3、NH3和O2， 生成物为NH4NO3， 根据得失电子守恒、原子守恒可得该反应的化学方程式为：N2O3+H2O+O2+2NH3=2NH4NO3。