Question

【題目】合成氨廠和硝酸廠的煙氣中含有大量的氮氧化物(NOx)，通常使用以下兩種方法將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。

（1）還原法。常溫下，將NO與H2的混合氣體通入Ce(SO4)2與Ce2(SO4)3的混合溶液中，其轉(zhuǎn)化過程如下圖所示。

①過程混合溶液中Ce3+和Ce4+離子的總數(shù)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

②反應(yīng)II中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________________。

（2）電解法。先用6％稀硝酸吸收NOx，會生成HNO2(一元弱酸)，再將吸收液導(dǎo)入電解槽中進(jìn)行電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，其電解裝置如圖所示：

①中a應(yīng)連接電源的____________(填“正極”或“負(fù)極”)。

②石墨電極做成顆粒狀的目的是________________。

③陽極的電極反應(yīng)式為____________________________________。

④電解一段時間后，當(dāng)電路中有5mol電子轉(zhuǎn)移時，陽離子交換膜兩側(cè)溶液相差____g。

Answer 1

【答案】不變 1∶2 正極 增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解效率（答出“增大接觸面積”即給分） H2O＋HNO2－2e－===NO3－＋3H＋ 5

【解析】

（1）根據(jù)得失電子守恒和元素守恒分析來解答。

（2）①a電極上亞硝酸失電子生成硝酸，b電極上氫離子得電子生成氫氣；

②電極的面積越大，與溶液的接觸越充分,電解效率越高；

③陽極上亞硝酸失電子生成硝酸。

（1）①過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，I中Ce4+→Ce3+，II中Ce3+→Ce4+，，根據(jù)得失電子守恒和元素守恒得出混合溶液中Ce3+和Ce4+離子的總數(shù)不變，故答案為：不變；

②反應(yīng)II中氧化劑與還原劑分別為：NO和Ce3+，NO→N2，Ce3+→Ce4+，根據(jù)得失電子守恒，得出方程式為：4H++2NO+4 Ce3+=4Ce4++ N2+2H2O，故答案為：1∶2；

（2）①a電極上亞硝酸失電子生成硝酸，b電極上氫離子得電子生成氫氣，所以a為陽

極，b為陰極，則a與電源的正極相連， 故答案為:正極；

②電極的面積越大，與溶液的接觸越充分,電解效率越高，所以將石墨電極設(shè)置成顆粒狀的目的是增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解反應(yīng)的效率； 故答案為:增大吸收液與電極的接觸面積；

③陽極上亞硝酸失電子生成硝酸,其電極方程式為H2O＋HNO2－2e－===NO3－＋3H＋ ；

④陽極上電極方程式為H2O＋HNO2－2e－===NO3－＋3H＋，陰極上電極方程式為2H++2e－=H2↑

故陽離子交換膜兩側(cè)溶液相差5g，故答案為：5；