Question

8．SO₂、NO是大氣污染物．工業上吸收SO₂和NO，同時獲得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃產品的流程圖如圖（Ce為鈰元素）：

（1）裝置Ⅰ中生成HSO₃^-的離子方程式為SO₂+OH^-=HSO₃^-；
（2）向pH=5的NaHSO₃溶液中滴加一定濃度的CaCl₂溶液，溶液中出現渾濁，pH降為2，用化學平衡移動原理解釋溶液pH降低的原因：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）裝置Ⅲ中，電解槽的陽極發生的電極反應為Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
（4）從裝置Ⅳ中獲得粗產品NH₄NO₃的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等．
（5）已知進入裝置Ⅳ的溶液中，NO₂^-的濃度為a　g•L^-1，要使1m³該溶液中的NO₂^-完全轉化為NH₄NO₃，至少需向裝置Ⅳ中通入標準狀況下的O₂243aL．（用含a代數式表示，計算結果保留整數）

Answer 1

分析 SO₂、NO是大氣污染物，通過氫氧化鈉溶液吸收得到亞硫酸氫鈉，一氧化氮不反應，通過裝置Ⅱ加入Ce⁴⁺氧化還原反應得到Ce³⁺、NO₂^-、NO₃^-等，和亞硫酸氫鈉混合，在電解池中通電電解得到Ce⁴⁺循環使用，獲得Na₂S₂O₄，NO₂^-、NO₃^-等加入氨氣和氧氣在裝置Ⅳ中發生反應得到NH₄NO₃產品，
（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和強堿之間發生反應；
（2）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，溶液顯示酸性，根據平衡移動原理來回答；
（3）在電解池中，陽極上發失去電子的氧化反應；
（4）根據獲得粗產品的實驗步驟來分析，溶液中得到溶質固體是通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌等操作得到；
（5）根據氧化還原反應中電子守恒來計算．

解答 解：（1）二氧化硫是酸性氧化物，能和強堿氫氧化鈉之間發生反應：過量的二氧化硫和堿反應生成亞硫酸氫鹽，反應的離子方程式為：SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氫氧化鈉之間不會反應，故答案為：SO₂+OH^-=HSO₃^-；
（2）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，溶液顯示酸性，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，
故答案為：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（3）電解池的陽極上發失去電子的氧化反應，流程圖分析可知是Ce³⁺變化為Ce⁴⁺，電極反應為：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，故答案為：Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺；
（4）獲得粗產品的實驗步驟為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等，故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶；
（5）NO₂^-的濃度為a g•L^-1，要使1m³該溶液中的NO₂^-完全轉化為NH₄NO₃，則失去電子數目是：$\frac{1000a}{46}$×2，設消耗標況下氧氣的體積是V，則得到電子數目是：$\frac{V}{22.4}$×4，根據電子守恒：$\frac{1000a}{46}$×2=$\frac{V}{22.4}$×4，解得V=243a，故答案為：243a．

點評 本題綜合考查學生含氮元素、含硫元素物質的性質知識，注意知識的梳理和歸納是關鍵，難度中等．