Question

（13分）SO₂、NO是大气污染物。吸收SO₂ 和NO，获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下（Ce为铈元素）：

（1）装置Ⅰ中生成HSO₃^－的离子方程式为                             。

（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下列说法正确的是         （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(SO₃^2－)

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：                           。

（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              。

（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。

①生成Ce⁴⁺的电极反应式为                     。

②生成Ce⁴⁺从电解槽的         （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）SO2＋OH－＝HSO3－ （2）①ac ②HSO3－=H＋＋SO32－；Ca2＋结合SO32－形成CaSO3沉淀，平衡正向移动，氢离子浓度变大，故pH下降 （3）NO＋3Ce4＋＋2H2O＝NO3－＋3Ce3＋＋4H＋

（4）①Ce3＋－e－＝Ce4＋ ②a （5）243a

【解析】

试题分析：（1）SO2是酸性氧化物，与氢氧化钠溶液反应时可以生成亚硫酸氢钠，则装置Ⅰ中生成HSO3－的离子方程式为SO2＋OH－＝HSO3－。

（2）①a．根据图像可判断pH＝8时，溶液中c(HSO3－)< c(SO32－)，a正确；b．pH＝7时，根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H＋)＝c(HSO3－)+2c(SO32－)+c(OH－)，因此溶液中c(Na+) =c(HSO3－)+2c(SO32－)，b错误；c．根据图像可知pH控制在4～5左右，亚硫酸氢钠的含量最高，实验为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右，c正确，答案选ac。

②亚硫酸氢根在溶液中存在电离平衡，即HSO3－＝H＋＋SO32－。向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液，Ca2＋结合SO32－形成CaSO3沉淀，平衡正向移动，氢离子浓度变大，故pH下降。

（3）酸性条件下，NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3－、NO2－，则生成NO3－的离子方程式为NO＋3Ce4＋＋2H2O＝NO3－＋3Ce3＋＋4H＋。

（4）①Ce3＋生成Ce4+需要失去电子，则其电极反应式为Ce3＋－e－＝Ce4＋。

②电解池阳极失去电子，阳极与电源的正极相连，所以生成Ce4+从电解槽的a口流出。

（5）亚硝酸根转化为硝酸根失去2个电子，氧气得到4个电子，则根据电子得失守恒可知需要标准状况下氧气的体积为。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用