Question

【題目】良好生態(tài)環(huán)境是最普惠的民生福祉。治理大氣污染物CO、NOX、SO2具有十分重要的意義。

（1）氧化還原法消除NOX的轉(zhuǎn)化如下所示：。反應(yīng)I為NO+O3===NO2+O2，其還原產(chǎn)物是_________。反應(yīng)Ⅱ中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。

（2）吸收SO2和NO獲得Na2S2O4和NH4NO3產(chǎn)品的流程圖如下(Ce為鈰元素)。

裝置Ⅱ中，酸性條件下NO被Ce4+氧化的產(chǎn)物主要是NO3-和NO2-，請(qǐng)寫(xiě)出生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-時(shí)的離子方程式_______________。裝置III中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。

（3）已知進(jìn)入裝置IV的溶液中NO2-的濃度為a mol·L-1，要使1L該溶液中NO2-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，至少需向裝置IV中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣____L(用含a代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】NO2 3:2 2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋ 2Ce3＋+2H＋＋2HSO3- 2Ce4＋+S2O42-＋2H2O 11.2aL

【解析】

（1）根據(jù)反應(yīng)NO＋O3=NO2＋O2可知：O3中部分氧元素由0價(jià)下降到-2價(jià)，而NO中氮元素的化合價(jià)升高，都轉(zhuǎn)化為NO2，所以該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物都是NO2。反應(yīng)Ⅱ中，氮元素最終轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2，N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，NO2中氮元素由+4價(jià)降低到0價(jià)，被還原，CO(NH2)2中氮元素由-3價(jià)升高到0價(jià)，由得失電子數(shù)目守恒可得n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2；

（2）NO被Ce4＋氧化生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-，根據(jù)流程圖可知Ce4＋被還原為Ce3＋，由氧化還原反應(yīng)的規(guī)律分析可得離子反應(yīng)：2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；裝置III為電解池，由流程圖可知在裝置中的反應(yīng)物有Ce3＋和HSO3-，生成物為Ce4＋和S2O42-，然后結(jié)合離子反應(yīng)的電荷守恒和質(zhì)量守恒可得答案；

（3）溶液中的NO2-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，根據(jù)流程圖可知裝置Ⅳ中加入了氨氣和氧氣，因此NO2-被氧氣氧化生成NO3-，氮元素化合價(jià)由+3價(jià)升高到+5價(jià)，氧氣中氧元素由0價(jià)降低到-2價(jià)，由氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目守恒可得關(guān)系式：2NO2-~O2，由此計(jì)算解答。

（1）根據(jù)反應(yīng)NO＋O3=NO2＋O2可知：O3中部分氧元素由0價(jià)下降到-2價(jià)，生成了NO2，所以該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物為NO2；反應(yīng)Ⅱ中，氮元素最終轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2，N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，NO2中氮元素由+4價(jià)降低到0價(jià)，被還原，CO(NH2)2中氮元素由-3價(jià)升高到0價(jià)，被氧化，當(dāng)n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時(shí)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目守恒，所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為3:2，故答案為：NO2、3:2；

（2）NO被Ce4＋氧化生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-，根據(jù)流程圖可知Ce4＋被還原為Ce3＋，因此離子方程式為2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；裝置III為電解池，Ce3＋失電子被氧化生成Ce4＋，在電解槽中陽(yáng)極上失電子，陽(yáng)極反應(yīng)式為：2Ce3＋-2e-= 2Ce4＋，根據(jù)流程圖可知HSO3-參與反應(yīng)，在陰極得電子，因此反應(yīng)式為2H＋＋2HSO3-＋2e－=S2O42-＋2H2O，則裝置III中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Ce3＋+2H＋＋2HSO3- 2Ce4＋+S2O42-＋2H2O，故答案為：2NO＋3H2O＋4Ce4＋=NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；2Ce3＋+2H＋＋2HSO3- 2Ce4＋+S2O42-＋2H2O；

（3）溶液中的NO2-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，根據(jù)流程圖可知裝置Ⅳ中加入了氨氣和氧氣，因此NO2-被氧氣氧化生成NO3-，氮元素化合價(jià)由+3價(jià)升高到+5價(jià)，氧氣中氧元素由0價(jià)降低到-2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒可知兩者反應(yīng)的關(guān)系式為：2NO2-~O2，n（NO2-）=amol/L·1L=amol，則需氧氣的物質(zhì)的量為：n（NO2-）÷2=mol，其標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：mol×22.4L/mol=11.2aL，故答案為：11.2aL。