题目内容

雾霾含有大量的污染物SO2、NO.工业上变“废”为宝,吸收工业尾气SO2和NO,可获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如图1(Ce为铈元素):

(1)装置Ⅰ中的主要离子方程式为
 
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(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)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2所示.
①若是0.1mol NaOH反应后的溶液,测得溶液的pH=8时,溶液中个离子由大到小的顺序是
 
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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:
 
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(3)写出装置Ⅱ中,酸性条件下的离子方程式
 
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(4)装置Ⅲ还可以使Ce4+再生,其原理如图3所示.
①生成Ce4+从电解槽的
 
(填字母序号)口流出.
②写出与阴极的反应式
 
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(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)
考点:二氧化硫的污染及治理,化学平衡的影响因素,电解原理,氮的氧化物的性质及其对环境的影响
专题:氧族元素,氮族元素
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)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,离子浓度大小顺序是:c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+);
②NaHSO3溶液中HSO3-的电离大于水解,HSO3-?SO32-+H+,溶液显示酸性,加入CaCl2溶液后,Ca2++SO32-=CaSO3↓使电离平衡右移,
故答案为:HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3-?SO32-+H+,加CaCl2溶液后,Ca2++SO32-=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;
②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-=S2O32-+3H2O,故答案为:2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O;
(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
(5-3)
,设消耗标况下氧气的体积是V,则失电子数目是:
V
22.4
×2×(2-0)
,根据电子守恒:
1000a
46
(5-3)
=
V
22.4
×2×(2-0)
,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.
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