Question

3．SO₂和NOx都是大气污染物．
（1）将NO₂变成无害的N₂，要找到适合的物质G与适当的反应条件，G应为还原剂（填写“氧化剂”或“还原剂”）下式中X必须为无污染的物质，系数n可以为0．NO₂+G$\stackrel{催化剂}{→}$N₂+H₂O+nX （未配平的反应式）．
下列化合物中，满足上述反应式中的G是ad（填写字母）．a．NH₃b．CO₂c．SO₂d．CH₃CH₂OH
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
则反应C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-574.1kJ•mol^-1．
（3）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如图1所示：NO₂被NH₄HSO₃溶液吸收的离子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺．浓度均为0.1mol/L的NH₄HSO₃溶液和NH₄HSO₄溶液中c（NH₄⁺）相比较，NH₄HSO₃＜ NH₄HSO₄．（选填“＞”、“＜”或“=”）
（4）利用图2所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂．

①b极的电极反应式为2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2-生成．该反应离子方程式为4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O．
（5）SO₂也可用于消除铬的毒性．六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通过SO₂将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，然后再加碱将Cr³⁺沉淀，已知常温下Ksp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）沉淀完全（离子浓度小于10^-5mol•L^-1），溶液的pH应升高到5．

Answer 1

分析 （1）根据氧化还原反应中氧化剂和还原剂的特点结合常见的氧化剂和还原剂来回答；
（2）根据盖斯定律，一个反应无论是一步完成还是分为几步完成，其热效应是相同的，据此分析；
（3）根据图示可知，二氧化硫溶于氨水后得到的HSO₃^-与二氧化氮发生氧化还原反应，据此写出离子方程式；氢离子可以抑制铵根离子水解，但是亚硫酸氢根离子电离出的氢离子浓度不如硫酸氢铵电离出的氢离子浓度大；
（4）①b极上HSO₃^-得电子生成S₂O₄^2-；
依据在碱性条件下，阴极排出的溶液为S₂O₄^2-，二氧化氮与其发生反应生成氮气；
（5）根据K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32计算c（OH^-），从而计算PH．

解答 解：（1）将NO₂变成无害的N₂中，氮元素的化合价降低了，二氧化氮做氧化剂，需要加入还原剂，X必须为无污染的物质，在下列四种物质：a．NH₃ b．CO₂ c．SO₂ d．CH₃CH₂OH中，能被二氧化氮氧化具有还原性的物质有乙醇和NH₃，故答案为：还原剂；ad；
（2）根据盖斯定律，一个反应无论是一步完成还是分为几步完成，其热效应是相同的，已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1 ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1  ②
将②-①可得：C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1-180.6kJ•mol^-1=-574.1KJ/mol，故答案为：-574.1；
（3）氨水可以将SO₂和NO₂同时吸收处理，二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸氢根离子，NO₂被吸收的离子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺，氢离子可以抑制铵根离子水解，但是亚硫酸氢根离子电离出的氢离子浓度不如硫酸氢铵电离出的氢离子浓度大；所以硫酸氢铵中铵根离子的水解程度小，铵根离子的浓度大，
故答案为：2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺；＜；
（4）①依据图示可知，阴极上HSO₃^-得电子生成S₂O₄^2-，阴极区发生反应2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
故答案为：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②阴极排出的溶液为S₂O₄^2-，二氧化氮与其发生反应，S₂O₄^2-中硫元素由+3价，变为硫酸根中硫元素为+4价，S₂O₄^2-被氧化是还原剂；二氧化氮中的氮元素化合价为+4价变为氮气0价，二氧化氮被还原为氧化剂，依据原子守恒和得失电子守恒可得，发生的离子方程式为4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，
故答案为：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O；
（5）因为K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，则PH=5，故答案为：5．

点评 本题考查盖斯定律的应用、氧化还原反应反应的分析以及电解原理的分析应用等，比较综合，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．