Question

15．利用工業(yè)尾氣SO₂和NO可獲得Na₂S₂O₄（連二亞硫酸鈉）和NH₄NO₃，其工藝流程圖如下（Ce為鈰元素）：

已知：（Ⅰ）裝置Ⅱ中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
①2NO+2Ce（SO₄）₂+2H₂O═Ce₂（SO₄）₃+2HNO₂+H₂DO₄
②2NO+6Ce（SO₄）₂+4H₂O═3Ce₂（SO₄）₃+2HNO₃+3H₂SO₄
（Ⅱ）裝置Ⅲ中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
H₂SO₄+Ce₂（SO₄）₃+2NaHSO₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Ce（SO₄）₂+Na₂S₂O₄+2H₂O
（1）寫(xiě)出裝置I中反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（2）用雙線橋法表示裝置Ⅱ中反應(yīng)②的電子轉(zhuǎn)移情況：．
（3）根據(jù)已知信息和流程圖可知可以循環(huán)使用的物質(zhì)是Ce⁴⁺，該流程不但可以變廢為寶，還可以減緩的環(huán)境問(wèn)題是減少酸雨的形成（寫(xiě)一種）．
（4）裝置Ⅲ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1．
（5）每生產(chǎn)16tHN₄NO₃產(chǎn)品，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48×10⁶LNH₃．

Answer 1

分析 （1）NO與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，SO₂是酸性氧化物，能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水；
（2）在②2NO+6Ce（SO₄）₂+4H₂O═3Ce₂（SO₄）₃+2HNO₃+3H₂SO₄中，N元素由+2升高到+5價(jià)，Ce元素由+4降低到+3價(jià)；（3）由流程圖可知，裝置Ⅱ加入Ce⁴⁺，裝置Ⅲ產(chǎn)生Ce⁴⁺；根據(jù)SO₂對(duì)大氣的危害分析回答；
（4）該反應(yīng)中，Ce₂（SO₄）₃→Ce（SO₄）₂，Ce元素由+升高到+4價(jià)，Ce₂（SO₄）₃是還原劑，NaHSO₃→Na₂S₂O₄，S元素由+4降低為+3，NaHSO₃是氧化劑；
（5）根據(jù)NH₃+HNO₃=NH₄NO₃結(jié)合n=$\frac{m}{M}$、V=n•V_m計(jì)算．

解答 解：（1）NO與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，SO₂是酸性氧化物，能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，化學(xué)方程式為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，
故答案為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（2）在②2NO+6Ce（SO₄）₂+4H₂O═3Ce₂（SO₄）₃+2HNO₃+3H₂SO₄中，N元素由+2升高到+5價(jià)，Ce元素由+4降低到+3價(jià)，用雙線橋表示轉(zhuǎn)移電子情況為，
故答案為：；
（3）由流程圖可知，裝置Ⅱ加入Ce⁴⁺，裝置Ⅲ產(chǎn)生Ce⁴⁺，可以循環(huán)使用；NO有毒，可對(duì)大氣造成污染，而SO₂對(duì)大氣造成污染，可導(dǎo)致酸雨的形成，
故答案為：Ce⁴⁺；減少酸雨的形成；
（4）該反應(yīng)中，Ce₂（SO₄）₃→Ce（SO₄）₂，Ce元素由+升高到+4價(jià)，Ce₂（SO₄）₃是還原劑，NaHSO₃→Na₂S₂O₄，S元素由+4降低為+3，NaHSO₃是氧化劑，因此氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（5）每生產(chǎn)16tHN₄NO₃產(chǎn)品，至少需要氨氣的質(zhì)量為xt，則

NH₃+HNO₃=NH₄NO₃
17        80
xt        16t
$\frac{17}{80}=\frac{x}{16}$，解得x=3.4，
氨氣的物質(zhì)的量n=$\frac{3.4×1{0}^{6}g}{17g/mol}$=2×10⁵mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下V=n•V_m=2×10⁵mol×22.4L/mol=4.48×10⁶L，
故答案為：4.48×10⁶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)流程圖，為高頻考點(diǎn)，涉及氧化還原反應(yīng)、計(jì)算、電化學(xué)等知識(shí)，綜合性強(qiáng)，側(cè)重分析、計(jì)算能力的考查，題目難度中等．