Question

3．SO₂和NOx都是大氣污染物．
（1）將NO₂變成無害的N₂，要找到適合的物質(zhì)G與適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，G應(yīng)為還原劑（填寫“氧化劑”或“還原劑”）下式中X必須為無污染的物質(zhì)，系數(shù)n可以為0．NO₂+G$\stackrel{催化劑}{→}$N₂+H₂O+nX （未配平的反應(yīng)式）．
下列化合物中，滿足上述反應(yīng)式中的G是ad（填寫字母）．a(chǎn)．NH₃b．CO₂c．SO₂d．CH₃CH₂OH
（2）采取還原法，用炭粉可將氮氧化物還原．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
則反應(yīng)C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-574.1kJ•mol^-1．
（3）利用氨水可以將SO₂和NO₂吸收，原理如圖1所示：NO₂被NH₄HSO₃溶液吸收的離子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺．濃度均為0.1mol/L的NH₄HSO₃溶液和NH₄HSO₄溶液中c（NH₄⁺）相比較，NH₄HSO₃＜ NH₄HSO₄．（選填“＞”、“＜”或“=”）
（4）利用圖2所示裝置（電極均為惰性電極）也可吸收SO₂，并用陰極排出的溶液吸收NO₂．

①b極的電極反應(yīng)式為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO₂，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時(shí)有SO₃^2-生成．該反應(yīng)離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O．
（5）SO₂也可用于消除鉻的毒性．六價(jià)鉻的毒性大約是三價(jià)鉻的100倍，二氧化硫還原法是在酸性溶液中通過SO₂將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺，然后再加堿將Cr³⁺沉淀，已知常溫下Ksp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）沉淀完全（離子濃度小于10^-5mol•L^-1），溶液的pH應(yīng)升高到5．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑的特點(diǎn)結(jié)合常見的氧化劑和還原劑來回答；
（2）根據(jù)蓋斯定律，一個(gè)反應(yīng)無論是一步完成還是分為幾步完成，其熱效應(yīng)是相同的，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)圖示可知，二氧化硫溶于氨水后得到的HSO₃^-與二氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，據(jù)此寫出離子方程式；氫離子可以抑制銨根離子水解，但是亞硫酸氫根離子電離出的氫離子濃度不如硫酸氫銨電離出的氫離子濃度大；
（4）①b極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-；
依據(jù)在堿性條件下，陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)猓?br />（5）根據(jù)K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32計(jì)算c（OH^-），從而計(jì)算PH．

解答 解：（1）將NO₂變成無害的N₂中，氮元素的化合價(jià)降低了，二氧化氮做氧化劑，需要加入還原劑，X必須為無污染的物質(zhì)，在下列四種物質(zhì)：a．NH₃ b．CO₂ c．SO₂ d．CH₃CH₂OH中，能被二氧化氮氧化具有還原性的物質(zhì)有乙醇和NH₃，故答案為：還原劑；ad；
（2）根據(jù)蓋斯定律，一個(gè)反應(yīng)無論是一步完成還是分為幾步完成，其熱效應(yīng)是相同的，已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1 ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1  ②
將②-①可得：C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1-180.6kJ•mol^-1=-574.1KJ/mol，故答案為：-574.1；
（3）氨水可以將SO₂和NO₂同時(shí)吸收處理，二氧化硫與氨水反應(yīng)生成亞硫酸氫根離子，NO₂被吸收的離子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺，氫離子可以抑制銨根離子水解，但是亞硫酸氫根離子電離出的氫離子濃度不如硫酸氫銨電離出的氫離子濃度大；所以硫酸氫銨中銨根離子的水解程度小，銨根離子的濃度大，
故答案為：2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺；＜；
（4）①依據(jù)圖示可知，陰極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-，陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發(fā)生反應(yīng)，S₂O₄^2-中硫元素由+3價(jià)，變?yōu)榱蛩岣�中硫元素�?4價(jià)，S₂O₄^2-被氧化是還原劑；二氧化氮中的氮元素化合價(jià)為+4價(jià)變?yōu)榈獨(dú)?價(jià)，二氧化氮被還原為氧化劑，依據(jù)原子守恒和得失電子守恒可得，發(fā)生的離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，
故答案為：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O；
（5）因?yàn)镵_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，則PH=5，故答案為：5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)反應(yīng)的分析以及電解原理的分析應(yīng)用等，比較綜合，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．