Question

【題目】I：霧霾嚴重影響人們的生活與健康，某地區的霧霾中可能含有如下離子中的若干種：NH4+、Ba2+、Fe2+、Cl－、NO3－、CO32－、SO42－．某同學收集了該地區的霧霾，經必要的預處理后得到試樣溶液，設計并完成如下實驗：

試回答下列問題：

（1）實驗①中加入稀鹽酸后，有無色氣體A生成，氣體A遇空氣變成紅棕色，溶液B依然澄清，且溶液中陰離子種類不變，據此可知原溶液中一定不含__________________。（填離子符號）

（2）實驗①中發生反應的離子方程式為_________________________________。

（3）根據實驗③現象該同學認為原溶液中一定含有SO42－，有其他同學認為其結論不合理，又進行了后續實驗④，最終確認原溶液中含有SO42－，試寫出實驗④可行的操作方法及現象______________________________。

II ：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。

（4）氧化還原法消除NOx的轉化如下：

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

②反應Ⅱ中，當n( NO2)：n[CO(NH2)2]=3：2時，氧化產物與還原產物的質量比為___________。

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

① 裝置Ⅱ中，酸性條件下NO被Ce4+氧化的產物主要是NO3-、NO2-，請寫出生成等物質的量的NO3－和NO2－時的離子方程式________________

② 裝置Ⅲ的作用之一是用質子交換膜電解槽電解使得Ce4+再生，同時在另一極生成S2O42-的電極反應式為__________。

Answer 1

【答案】CO32－ 3Fe2+ + NO3－ +4H+ = 3Fe3+ +NO↑ + 2H2O 向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，則證明原溶液中含有SO42－ 1 4:3 2NO+3H2O+4Ce4+=NO3－+NO2－+6H++4Ce3+ 2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O

【解析】

I.（1）實驗①中加入稀鹽酸后，有無色氣體A生成，該氣體可能為CO2或NO，由于鹽酸過量且反應后溶液中陰離子種類不變，則生成的氣體為NO，溶液中一定含有Fe2+、Cl-、NO3-，且NO3-過量；根據離子共存可知一定不存在CO32-，故答案為：CO32-；

（2）實驗①中亞鐵離子與稀硝酸反應生成硝酸鐵和一氧化氮和水，反應的離子反應方程式為：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，故答案為：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

（3）由于實驗②中NaHCO3足量，則實驗③的沉淀G中一定含有沉淀BaCO3，不能確定是否含有BaSO4，需要進行后續實驗④，可向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，則證明原溶液中含有SO42-，答：向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，則證明原溶液中含有SO42-。

II.（4）①NO+O3═NO2+O2，生成1mol氧氣轉移電子是2mol，生成11.2L即0.5mol O2（標準狀況）時，轉移電子的物質的量是0.5mol×2=1mol，故答案為：1；

②當n（NO2）：n[CO（NH2）2]=3：2，即NO2和CO（NH2）2的系數之比是3：2，其方程式表示為：6NO2+4CO（NH2）2=7N2+8H2O+4CO2，只有N元素的化合價變化，氮氣為氧化產物也是還原產物，由N原子守恒可知氧化產物與還原產物的質量比為8：6=4：3，故答案為：4：3；

（5）①酸性條件下NO被Ce4+氧化的產物主要是NO3-、NO2-，生成等物質的量的NO3－和NO2－時共轉移4個電子，應該消耗4個Ce4+，離子方程式為：2NO+3H2O+4Ce4+=NO3－+NO2－+6H++4Ce3+；

②電解池的陰極發生得電子的還原反應，電極反應式為：2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O，陽極電極反應為：Ce3+-e-═Ce4+，故答案為：2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O；