Question

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产品的流程图如下(Ce为铈元素)：

（1）装置Ⅰ中的主要离子方程式为                                         。
（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 的关系如图所示。

①若是0.1molNaOH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                                    。
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）写出装置Ⅱ中，酸性条件下的离子方程式                                      。
（4）装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，其原理如下图所示。

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                        。
（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂^－的浓度为a g·L^-1，要使1 m³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

（每空2分）
（1）SO₂ + OH^－="==" HSO₃^－
（2）①c(Na⁺＞c(SO₃^2－)＞c(HSO₃^－)＞c(OH^－)＞c(H⁺)
②HSO₃^－ 在溶液中存在电离平衡：HSO₃^－SO₃^2－+H⁺，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2－="==" CaSO₃↓使电离平衡右移，c(H⁺)增大。
（3）NO+2H₂O+3Ce⁴⁺===3Ce³⁺+NO₃^－+4H⁺、NO+H₂O+Ce⁴⁺===Ce³⁺+NO₂^－+2H⁺
（4）①a  ②2HSO₃^－+4H⁺+ 4e^－="==" S₂O₃^2-+3H₂O 
（5）243a(242a、244a、5600a /23都给分)

试题分析：（1）装置Ⅰ中的将SO₂变成了HSO₃^－，离子方程式是SO2 + OH^－="==" HSO3^－。
（2）①若是0.1molNaOH反应后的溶液，测得溶液的pH=8时，图像中的c(SO₃^2－)＞c(HSO₃^－)，而c(OH^－)=10^-6mol/L，远小于c(OH^－)，故溶液中离子浓度为：c(Na⁺＞c(SO₃^2－)＞c(HSO₃^－)＞c(OH^－)＞c(H⁺)。②HSO₃^－ 在溶液中存在电离平衡：HSO₃^－SO₃^2－+H⁺，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2－="==" CaSO₃↓使电离平衡右移，c(H⁺)增大。
（3）在酸性条件下装置Ⅱ中，Ce⁴⁺将NO氧化为NO₃^－或NO₂^－，本身还原为Ce³⁺，有两个反应，即NO+2H₂O+3Ce⁴⁺===3Ce³⁺+NO₃^－+4H⁺、NO+H₂O+Ce⁴⁺===Ce³⁺+NO₂^－+2H⁺。
（4）装置Ⅲ使Ce³⁺→Ce⁴⁺，反应过程失去电子，在阳极发生，接电源正极，故生成Ce⁴⁺从电解槽的a口出来；阴极HSO₃^－得到电子生成S₂O₃²，即2HSO₃^－+4H⁺+ 4e^－="==" S₂O₃^2-+3H₂O。
（5）装置Ⅳ中的与O₂和NO₂^－参加的反应：2NH₃+2H⁺+O₂+2NO₂^－===2NH₄NO₃，n(O₂)=n(NO₂^－)= ×1000L×a g·L^-1/46g·mol^-1，V(O₂)=22.4L·mol^-1 n(O₂)= 243a。