Question

6．硫和氮氧化物是形成酸雨、雾霾等环境污染的罪魁祸首，采用合适的措施消除其污染是保护环境的重要举措．
（1）研究发现利用NH₃可消除硝酸尾气中的NO污染．NH₃与NO的物质的量之比分别为1﹕3、3﹕1、4﹕1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示：
①用化学反应方程式表示NH₃消除NO的反应原理4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O（不用注明反应条件）．
②曲线b 对应NH₃与NO的物质的量之比是3：1．
③曲线a中，NO的起始浓度为6×10^-4mg/m³，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为1.5×10^-4 mg/（m³•s）．
（2）NO、NO₂混合气体能被NaOH溶液吸收生成NaNO₂和NaNO₃，若吸收的溶液中NO₂^-的浓度为ag•L^-1，要使1m³该溶液中的NO₂^-完全转化为NH₄NO₃，至少需通入标准状况下的O₂243.5aL．（用含a的代数式表示，计算结果保留整数）
（3）SO₂被少许NaOH溶液吸收生成能使pH试纸变红的NaHSO₃溶液，工业上可电解NaHSO₃得到重要化工产品Na₂S₂O₄．
①NaHSO₃溶液中离子浓度大小为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．
②写出生成S₂O₄^2-的电极反应式2H⁺+2 HSO₃^-+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①NH₃与NO在一定条件下发生氧化还原反应生成N₂和H₂O：4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O；
②NH₃与NO的物质的量的比值越大，NO脱除率越大，故其物质的量之比分别为1：3、3：1、4：1时，对应的曲线为c、b、a，故曲线b 对应NH₃与NO的物质的量之比是3：1；
③曲线a中，NO的起始浓度为6×10^-4mg/m³，A点的脱除率为55%，B点的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率=$\frac{一氧化氮脱硫的变化}{变化时间}$×100%；
（2）NO、NO₂混合气体能被NaOH溶液吸收生成NaNO₂和NaNO₃，2NaOH+NO+NO₂=2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO₂^-的浓度为ag•L^-1，要使1m³该溶液中的NO₂^-完全转化为NH₄NO₃，则失去电子物质的量=$\frac{1000ag}{46g/mol}$×2，1molO₂获得4mol电子，设消耗标况下氧气的体积是VL，则有：$\frac{VL}{22.4L/mol}$×4=$\frac{1000ag}{46g/mol}$×2，解得V=243.5a．
（3）①NaHSO₃溶液呈酸性，说明HS的电离程度大于其水解程度；
②HSO₃^-到S₂O₄^2-转化过程中S元素价态变化（由+4→+3价）可知，HSO₃^-在电解时得到电子生成S₂O₄^2-，结合电荷守恒和原子守恒配平写出电极反应．

解答 解：（1）①NH₃与NO在一定条件下发生氧化还原反应生成N₂和H₂O，结合原子守恒配平书写方程式为：4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O；
②NH₃与NO的物质的量的比值越大，NO脱除率越大，故其物质的量之比分别为1：3、3：1、4：1时，对应的曲线为c、b、a，故曲线b 对应NH₃与NO的物质的量之比是3：1，
故答案为：3：1；
③曲线a中，NO的起始浓度为6×10^-4mg/m³，A点的脱除率为55%，B点的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率=$\frac{（75%-55%）×6×1{0}^{-4}}{0.8s}$=1.5×10^-4mg/（m³•s），
故答案为：1.5×10^-4mg；
（2）NO₂^-的浓度为ag•L^-1，要使1m³该溶液中的NO₂^-完全转化为NH₄NO₃，则失去电子物质的量=$\frac{1000ag}{46g/mol}$×2，1molO₂获得4mol电子，设消耗标况下氧气的体积是VL，则有：$\frac{VL}{22.4L/mol}$×4=$\frac{1000ag}{46g/mol}$×2，解得V=243.5a，
故答案为：243.5a；
（3）①NaHSO₃溶液呈酸性，说明HS的电离程度大于其水解程度，故溶液中离子浓度大小为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
②HSO₃^-到S₂O₄^2-转化过程中S元素价态变化（由+4→+3价）可知，HSO₃^-在电解时得到电子生成S₂O₄^2-，所以其电极反应为：2H⁺+2 HSO₃^-+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，故答案为：2H⁺+2 HSO₃^-+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．

点评 本题根据高考命题理念，将化学基本理论与元素及其化合物的性质、图表数据、计算、实际应用等结合，旨在考查学生综合应用化学知识的能力，解答的关键：一是根据图分析出NH₃与NO反应时，在NO不变的情况下，NH₃的量增加必定提高NO的脱除率，从而得出a、b、c曲线的含义．二是书写HS→S₂的电极反应时，首先根据S元素的价态变化，得出得失电子情况，然后注意反应介质（酸性或碱性）从而得出正确的电极反应方程式．