Question

1．工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO₂、NO直接排放將對大氣造成嚴重污染．利用電化學(xué)原理吸收SO₂和NO，同時獲得 Na₂S₂O₄和 NH₄NO₃產(chǎn)品的工藝流程圖如圖1（Ce為鈰元素）．

請回答下列問題．
（1）裝置Ⅱ中NO在酸性條件下生成NO-2的離子方程式NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺．
（2）取裝置Ⅰ中的吸收液vmL，用cmol/L的酸性高錳酸鉀溶液滴定．酸性高錳酸鉀溶液應(yīng)裝在酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中，判斷滴定終點的方法是滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變．
（3）裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如圖2所示．圖2中右側(cè)反應(yīng)室中發(fā)生的主要電極反應(yīng)式為
2HSO₃^-+2H⁺+2e-=S₂O₄^2-+2H₂O．

Answer 1

分析 裝置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物，能和強堿氫氧化鈉之間發(fā)生反應(yīng)：SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氫氧化鈉之間不會反應(yīng)，裝置Ⅱ中NO在酸性條件下，NO和Ce⁴⁺之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺，NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺，裝置Ⅲ中，在電解槽的陽極2Ce³⁺-2e^-=2Ce⁴⁺，陰極電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2H⁺+2e-=S₂O₄^2-+2H₂O，裝置Ⅳ中通入氨氣、氧氣，2NO₂^-+O₂+2H⁺+2NH₃=2NH₄⁺+2NO₃^-，
（1）在酸性環(huán)境下，NO和Ce⁴⁺之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（2）酸式滴定管只能盛放酸性溶液、堿式滴定管只能盛放堿性溶液；酸性高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化堿式滴定管橡皮管；原溶液無色，KMnO₄為紫紅色，當(dāng)溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反應(yīng)完全時，溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變；
（3）生成Ce⁴⁺為氧化反應(yīng)，發(fā)生在陽極上，反應(yīng)物是HSO₃^-被還原成S₂O₄^2-，得到電子．

解答 解：裝置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物，能和強堿氫氧化鈉之間發(fā)生反應(yīng)：SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氫氧化鈉之間不會反應(yīng)，裝置Ⅱ中NO在酸性條件下，NO和Ce⁴⁺之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺，NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺，裝置Ⅲ中，在電解槽的陽極2Ce³⁺-2e^-=2Ce⁴⁺，陰極電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2H⁺+2e-=S₂O₄^2-+2H₂O，裝置Ⅳ中通入氨氣、氧氣，2NO₂^-+O₂++2H⁺+2NH₃=2NH₄⁺+2NO₃^-，
（1）裝置Ⅱ中NO在酸性條件下NO和Ce⁴⁺之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺，NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺，
故答案為：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺；
（2）酸式滴定管只能盛放酸性溶液、堿式滴定管只能盛放堿性溶液，酸性高錳酸鉀溶液呈酸性，則可以盛放在酸式滴定管中；原溶液無色，而KMnO₄為紫紅色，所以當(dāng)溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反應(yīng)完全時，滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變；
故答案為：酸式；滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變；
（3）生成Ce⁴⁺為氧化反應(yīng)，發(fā)生在陽極上，因此再生時生成的Ce⁴⁺在電解槽的陽極，連接電源正極，反應(yīng)物是HSO₃^-被還原成S₂O₄^2-，得到電子，電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2H⁺+2e-=S₂O₄^2-+2H₂O，
故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e-=S₂O₄^2-+2H₂O．

點評 本題考查電工業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)原理吸收SO₂和NO的工藝，為高頻考點，側(cè)重分析、計算能力的考查，題目涉及氧化還原反應(yīng)、離子濃度比較、電化學(xué)等，綜合性強，題目難度較大．