Question

9．氮的氧化物、硫的氧化物是引起雾霾天气的主要原因之一，吸收SO₂和NO，获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产生的如图1（Ce为铈元素）

（1）装置Ⅰ中生成HSO₃^-的离子方程式为SO₂+OH^-=HSO₃^-
（2）含硫个微粒（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的关系如图甲所示

①下列说法正确的是ac（填字母序号）
a．pH=8时，溶液中c（HSO₃^-）＜c（SO₃^2-）
b．pH=7时，溶液中c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^-）
c．为获得尽可能纯的NaHSO₃，可将溶液的pH控制在4-5左右
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：HSO₃^-在溶液中存在电离平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使电离平衡右移，c（H⁺）增大
（3）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce⁴⁺氧化的产物主要是NO₃^-、NO₂^-，写出生成NO₃^-的离子方程式NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺（4）装置Ⅲ的作用只有是再生Ce⁴⁺，其原理如图乙所示
①生成Ce⁴⁺的电极反应式为Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺
②生成Ce⁴⁺从电解槽的a（填字母序号）口流出
（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂^-的浓度为ag．L^-2，要使1m³该溶液中的NO₂^-完全转化为NH₄NO₃，需要至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O₂122aL（用含a代数式表示，计算结果保留整数）．

Answer 1

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）①a．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（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-），故a正确；
b．pH=7时，溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），溶液中存在电荷守恒：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），故溶液中c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），故b错误；
c．图象可知，为获得尽可能纯的NaHSO₃，可将溶液的pH控制在4～5左右．故c正确；
故答案为：ac；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离大于水解，HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，溶液显示酸性，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使电离平衡右移，
故答案为：HSO₃^-在溶液中存在电离平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=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-=S₂O₃^2-+3H₂O，阳极电极反应为：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，
故答案为：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
②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；
（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：$\frac{1000a}{46}$mol，
设消耗标况下氧气的体积是VL，则失电子为：$\frac{V}{22.4}$mol×4=$\frac{V}{5.6}$mol，
根据电子守恒可得：$\frac{1000a}{46}$mol=$\frac{V}{5.6}$mol，
解得：V=122a，
故答案为：122a．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，难度中等，涉及氧化还原反应、离子浓度比较、电化学等，综合性强，侧重分析、计算能力的考查，培养了学生灵活应用基础知识的能力．