Question

(14分)工业生产中产生的SO₂、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO₂和NO，同时获得 Na₂S₂O₄和 NH₄NO₃产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。

请回答下列问题。

（1）装置Ⅱ中NO在酸性条件下生成NO₂^—的离子方程式                              。

（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ω与溶液pH的关系如下图所示。

①下列说法正确的是                      （填标号）。

A.pH＝7时，溶液中c( Na⁺)＜c (HSO－3) + c(SO2－3)

B.由图中数据，可以估算出H₂SO₃的第二级电离平衡常数Ka₂≈10^－7

C.为获得尽可能纯的 NaHSO₃，应将溶液的pH控制在 4～5为宜

D.pH＝2和 pH＝9时的溶液中所含粒子种类不同

②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L（标况下）SO₂，则反应的离子方程式为      。

③取装置Ⅰ中的吸收液vmL，用cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。酸性高锰酸钾溶液应装在     （填“酸式”或“碱式”）滴定管中，判断滴定终点的方法是                      。

（3）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。图中A为电源的      （填“正”或“负”）极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为                                     。

（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中NO₂^—的浓度为 0.4 mol/L ，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的体积为       L。

Answer

(14分，每空2分)（1）2Ce4＋＋NO＋H2O＝NO2＋2Ce3＋＋2H＋

（2）①BC

②5NaOH＋3SO2＝2Na2SO3＋NaHSO3＋2H2O ③溶液血红色（或红色）刚好褪去，且半分钟内颜色无变化（一点一分，合理答案都给分）

（3）正；2HSO3—+2H++2e-=S2O42—+2H2O （4）6720

【解析】

试题分析：（1）装置Ⅱ中NO在酸性条件下被Ce4＋氧化生成NO2—的离子方程式为2Ce4＋＋NO＋H2O＝NO2＋2Ce3＋＋2H＋。

（2）①A.根据图像可知pH＝7时，溶液是由等浓度的亚硫酸钠和亚硫酸氢钠构成的，则溶液中c( Na+)＞c (HSO－3) + c(SO2－3)，A错误；B.由图中数据，当pH＝7时，溶液中c (HSO－3)＝c(SO2－3)，则可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数Ka2＝≈10－7，B正确；C.根据图像可知pH在4～5时亚硫酸氢钠的含量最高，则为获得尽可能纯的 NaHSO3，应将溶液的pH控制在 4～5为宜，C正确；D. pH＝2和 pH＝9时的溶液中所含粒子种类相同，均是Na＋、H＋、OH－、HSO3－、SO32－、H2SO3、H2O，D错误，答案选BC。

②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L（标况下）SO2，其中氢氧化钠是1mol，SO2是13.44L÷22.4L/mol＝0.6mol，即二者的物质的量之比是5：3，则反应的离子方程式为5NaOH＋3SO2＝2Na2SO3＋NaHSO3＋2H2O。

③酸性高锰酸钾溶液具有酸性和强氧化性，则应装在酸式滴定管中。酸性高锰酸钾溶液向紫红色，则判断滴定终点的方法是滴入最后一滴溶酸性高锰酸钾溶液，溶液颜色由紫红色恰好转化为无色，则半分钟内不褪色。

（3）装置Ⅲ 的作用之一是再生Ce4+ ，其原理如下图所示。Ce3 转化为Ce4+需要失去电子，因此与A相连的电极是阳极，则A是电源的正极。右侧电极是阴极得到电子，发生还原反应，则溶液中的反应室中发生的主要电极反应式为2HSO3—+2H++2e-=S2O42—+2H2O。

（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中NO2—的浓度为 0.4 mol/L，则1m3该溶液中的NO2—的物质的量是400mol，在反应中失去400mol×（5—2）＝1200mol电子，是由根据电子得失守恒可知需要氧气的物质的量是1200mol÷4＝300mol，在标准状况下的体积是300mol×22.4L/mol＝6720LL。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用