Question

【題目】連二亞硫酸鈉（）俗稱保險(xiǎn)粉，是一種強(qiáng)還原劑，工業(yè)上可通過(guò)吸收大氣污染物（含有、NO等）制取，同時(shí)還可得到產(chǎn)品，工藝流程圖如下（Ce為鈰元素）：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）裝置Ⅰ中可生成。常溫下溶液呈酸性的原因是_____________。

（2）裝置Ⅱ中酸性條件下，NO被氧化為時(shí)，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_______________。

（3）裝置Ⅲ中陰極上的電極反應(yīng)式為_______________。若裝置Ⅳ中的濃度為11.5g·，要使1該溶液中的完全轉(zhuǎn)化為,至少向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的____________L。

（4）在空氣中容易被氧化，其反應(yīng)方程式可能為：

①;

②。

請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氧化時(shí)一定有反應(yīng)②發(fā)生____________。

（5）一空氣質(zhì)子交換膜燃料電池原理示意圖如下：

質(zhì)子的流動(dòng)方向?yàn)?/span>____________（“從A到B”或“從B到A”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________________。

Answer 1

【答案】 HSO3-在溶液中存在電離平衡和水解平衡：HSO3-SO32-+H+，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的電離程度大于水解程度，故溶液中的c（H+）＞c（OH-），溶液呈酸性 1:3 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2.8 取少量固體溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，則證明是②（或取少量固體溶于水中，若聞到刺激性氣味，則證明是②） 從A到B SO2-2e- +2H2O=SO42-+4H+

【解析】試題分析：本題以Na2S2O4的制備流程為載體，考查流程的分析、鹽溶液酸堿性的判斷、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、電極反應(yīng)式的書寫、原電池原理和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。

（1）裝置I中發(fā)生的反應(yīng)為SO2+NaOH=NaHSO3。NaHSO3屬于弱酸的酸式鹽，在NaHSO3溶液中HSO3-既存在電離平衡HSO3-H++SO32-又存在水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的電離程度大于水解程度，溶液中c（H+）c（OH-），溶液呈酸性。

（2）根據(jù)流程，NO被Ce4+氧化為NO3-，N元素的化合價(jià)由+2價(jià)升至+5價(jià)，NO3-為氧化產(chǎn)物，Ce4+被還原為Ce3+，Ce3+為還原產(chǎn)物，根據(jù)得失電子守恒，3n（NO3-）=n（Ce3+），n（NO3-）：n（Ce3+）=1:3，即氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為1:3。

（3）在裝置III的電解槽中發(fā)生電解反應(yīng)，Ce3+被氧化成Ce4+，HSO3-被還原成S2O42-，S元素的化合價(jià)由+4價(jià)降至+3價(jià)，陰極電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O。裝置IV中NO2-被氧化成NO3-，N元素的化合價(jià)由+3價(jià)升至+5價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，2n（NO2-）=4n（O2），n（O2）=n（NO2-）==0.125mol，至少向裝置IV中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為0.125mol22.4L/mol=2.8L。

（4）根據(jù)反應(yīng)的原理，要證明氧化時(shí)反應(yīng)②一定發(fā)生，即檢驗(yàn)固體中含NaHSO4。證明氧化時(shí)一定有反應(yīng)②發(fā)生的實(shí)驗(yàn)方案為：取少量固體溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，則證明一定有反應(yīng)②發(fā)生（或取少量固體溶于水中，若聞到刺激性氣味，則證明一定有反應(yīng)②發(fā)生）。

（5）通入O2的B電極為正極，正極電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O；通入SO2的A電極為負(fù)極，原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，質(zhì)子的流動(dòng)方向從A到B。負(fù)極上SO2被氧化成H2SO4，1molSO2失去2mol電子生成1molSO42-，負(fù)極電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+。