Question

【題目】一種利用電化學(xué)方法同時脫除NO/SO2的工藝如圖所示：

已知SO2水溶液中含硫微粒分布分數(shù)（Xi）與pH關(guān)系如圖所示

（1）NaOH溶液吸收SO2時，溶液的pH由9→6時，主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________。

（2）含Ce4+的溶液吸收NO，若高價氮中的NO2、N2O3、NO2-、NO3-各1mol，則消耗0.5mol·L-1的含Ce4+溶液的體積為________L；其中NO轉(zhuǎn)化NO3-的離子方程式為________。

（3）電解槽中，陰極電極反應(yīng)式主要為________，陽極電極反應(yīng)式為________。

（4）在“氣液反應(yīng)器”中高價氮中的N2O3化合為NH4NO3的化學(xué)方程式為________。

Answer 1

【答案】SO32-+SO2+H2O=2HSO3- 16 3Ce4++NO+2H2O=3Ce3++NO3-+4H+ 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O Ce3+-e-=Ce4+ N2O3+H2O+O2+2NH3=2NH4NO3

【解析】

(1)根據(jù)SO2水溶液中含硫微粒分布分數(shù)圖寫出反應(yīng)的離子方程式；

(2)根據(jù)得失電子守恒計算消耗含Ce4+溶液的體積；根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒書寫反應(yīng)的離子方程式；

(3)電解過程中，陰極上HSO3-發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成S2O42-，陽極上Ce3+發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Ce4+，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；

(4)根據(jù)流程信息確定反應(yīng)物和生成物，結(jié)合得失電子守恒、原子守恒書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(1) 根據(jù)SO2水溶液中含硫微粒分布分數(shù)圖可知，溶液的pH由9→6的過程中，SO32-在減少，HSO3-在增多，故反應(yīng)的離子方程式為SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(2)含Ce4+的溶液吸收NO的過程中，Ce4+被還原為Ce3+，NO轉(zhuǎn)化為高價氮中的NO2、N2O3、NO2-和NO3-，反應(yīng)過程中得失電子守恒，因此可得n(Ce4+)×1=1mol×2+1mol×2+1mol×1+1mol×3，因此n(Ce4+)=8mol，因此所需0.5mol/L的含Ce4+溶液的體積；Ce4+將NO氧化為NO3- ，自身還原為Ce3+；反應(yīng)過程中，Ce由+4價變?yōu)?/span>+3價，得到1個電子，N由+2價變?yōu)?/span>+5價，失去3個電子，根據(jù)得失電子守恒可得，Ce4+、Ce3+的系數(shù)為3，NO和NO3-的系數(shù)為1；根據(jù)電荷守恒可得生成物中含有H+， 且其系數(shù)為4；根據(jù)氫原子個數(shù)守恒可得反應(yīng)物中含有H2O，且其系數(shù)為2；因此可得該反應(yīng)的離子方程式為： 3Ce4++NO+2H2O=3Ce3++NO3-+4H+；

(3)電解過程中，HSO3-在陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，生成S2O42-， 其電極反應(yīng)式為： 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；Ce3+在陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，生成Ce4+， 其電極反應(yīng)式為：Ce3+-e-=Ce4+；

(4)在“氣液反應(yīng)器”中，反應(yīng)物為N2O3、NH3和O2， 生成物為NH4NO3， 根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N2O3+H2O+O2+2NH3=2NH4NO3。