Question

【題目】汽車尾氣中CO、NOx以及燃煤廢氣中的SO2都是大氣污染物，對它們的治理具有重要意義。

(1)氧化還原法消除NOx的轉化如下所示：

NONO2N2

①反應Ⅰ為NO＋O3===NO2＋O2，生成標準狀況下11.2 L O2時，轉移電子的物質(zhì)的量是____mol。

②反應Ⅱ中，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為__。

(2)吸收SO2和NO，獲得Na2S2O4和NH4NO3產(chǎn)品的流程圖如圖所示(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-，請寫出生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-時的離子方程式：__。

(3)裝置Ⅲ的作用之一是用質(zhì)子交換膜電解槽電解使得Ce4＋再生，再生時生成的Ce4＋在電解槽的__(填“陽極”或“陰極”)，同時在另一極生成S2O42-的電極反應式為________________。

Answer 1

【答案】1 4∶3 2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋ 陽極 2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O

【解析】

（1）①化合價升高值=化合價降低值=轉移電子數(shù)，根據(jù)N元素的化合價的變化來確定電子轉移數(shù)目；
②反應方程式中，系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，結合元素的化合價變化及原子守恒分析；
（2）生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-時，Ce4+被還原為Ce3+，結合電子守恒、電荷守恒分析離子反應；
（3）生成Ce4+為氧化反應，發(fā)生在陽極上；反應物是HSO3－被還原成S2O42-，得到電子。

(1)①由反應方程式NO＋O3===NO2＋O2可知，N元素的化合價從+2價升高到+4價，生成1mol氧氣轉移電子2mol，則生成11.2L即0.5molO2(標準狀況)時，轉移電子的物質(zhì)的量是0.5mol×2=1mol，

故答案為：1；

②當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，即NO2和CO(NH2)2的化學計量數(shù)之比是3:2，反應方程式可表示為：6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2，該反應中只有N元素的化合價變化，氮氣既是氧化產(chǎn)物也是還原產(chǎn)物，由N原子守恒可知氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為8:6=4:3，

故答案為：4:3；

(2)由流程圖可知，裝置II中生成等物質(zhì)的量的NO3-和NO2-時，Ce4+被還原為Ce3+，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應的離子方程式為：2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋，

故答案為：2NO＋3H2O＋4Ce4＋===NO3-＋NO2-＋6H＋＋4Ce3＋；

(3)由Ce3+生成Ce4+為氧化反應，所以再生時生成的Ce4+在電解槽的陽極，在電解槽的陰極HSO3－被還原成S2O42-，電極反應式為：2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O，

故答案為：陽極；2H＋＋2HSO3-＋2e－===S2O42-＋2H2O。