Question

【題目】良好生態環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的轉化如下所示：。反應I為NO+O3===NO2+O2，其還原產物是_________。反應Ⅱ中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為__________。

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

裝置Ⅱ中，酸性條件下NO被Ce4+氧化的產物主要是NO3-和NO2-，請寫出生成等物質的量的NO3-和NO2-時的離子方程式_______________。裝置III中發生反應的離子方程式為_________________。

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

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）根據反應NO＋O3=NO2＋O2可知：O3中部分氧元素由0價下降到-2價，而NO中氮元素的化合價升高，都轉化為NO2，所以該反應中的還原產物和氧化產物都是NO2。反應Ⅱ中，氮元素最終轉變為N2，N2既是氧化產物又是還原產物，NO2中氮元素由+4價降低到0價，被還原，CO(NH2)2中氮元素由-3價升高到0價，由得失電子數目守恒可得n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2；

（2）NO被Ce4＋氧化生成等物質的量的NO3-和NO2-，根據流程圖可知Ce4＋被還原為Ce3＋，由氧化還原反應的規律分析可得離子反應：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物有Ce3＋和HSO3-，生成物為Ce4＋和S2O42-，然后結合離子反應的電荷守恒和質量守恒可得答案；

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

（1）根據反應NO＋O3=NO2＋O2可知：O3中部分氧元素由0價下降到-2價，生成了NO2，所以該反應中的還原產物為NO2；反應Ⅱ中，氮元素最終轉變為N2，N2既是氧化產物又是還原產物，NO2中氮元素由+4價降低到0價，被還原，CO(NH2)2中氮元素由-3價升高到0價，被氧化，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時氧化還原反應中得失電子數目守恒，所以氧化劑和還原劑的物質的量之比為3:2，故答案為：NO2、3:2；

（2）NO被Ce4＋氧化生成等物質的量的NO3-和NO2-，根據流程圖可知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＋，在電解槽中陽極上失電子，陽極反應式為：2Ce3＋-2e-= 2Ce4＋，根據流程圖可知HSO3-參與反應，在陰極得電子，因此反應式為2H＋＋2HSO3-＋2e－=S2O42-＋2H2O，則裝置III中發生反應的離子方程式為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-完全轉化為NH4NO3，根據流程圖可知裝置Ⅳ中加入了氨氣和氧氣，因此NO2-被氧氣氧化生成NO3-，氮元素化合價由+3價升高到+5價，氧氣中氧元素由0價降低到-2價，根據得失電子守恒可知兩者反應的關系式為：2NO2-~O2，n（NO2-）=amol/L·1L=amol，則需氧氣的物質的量為：n（NO2-）÷2=mol，其標準狀況下的體積為：mol×22.4L/mol=11.2aL，故答案為：11.2aL。