Question

【題目】連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）俗稱保險粉，是一種強還原劑，工業上可通過吸收大氣污染物（含有SO2、NO等制取），同時還可得到NH4NO3產品，工藝流程圖如下（Ce為鈰元素）：

請回答下列問題：

(1)裝置I中可生成NaHSO3。常溫下NaHSO3溶液呈酸性的原因是____________。

(2)裝置II中酸性條件下，NO被Ce4+氧化為NO3- 時，氧化產物與還原產物的物質的量之比為______。

(3)裝置III中陰極上的電極反應式為__________。若裝置IV中NO2- 的濃度為11.5g·L-1要使1dm3該

溶液中的NO2- 完全轉化為NH4NO3，至少向裝置IV中通入標準狀況下的O2__________L。

(4)Na2S2O4在空氣中容易被氧化，其反應方程式可能為：

①2Na2S2O4+O2+2H2O=4NaHSO3；

②Na2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+ NaHSO4。

請設計實驗證明氧化時一定有反應②發生______________。

(5)SO2—空氣質子交換膜燃料電池原理示意圖如下圖：

質子的流動方向為__________（“從A到B”或“從B到A”），負極的電極反應式為_____________。

Answer 1

【答案】HSO3-在溶液中存在電離平衡和水解平衡：HSO3-SO32-+H+，H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的電離程度大于水解程度，故溶液中的C(H+) >c(OH-)，溶液呈酸性1: 32HSO3- +2e- +2H+ =S2O42-+2H2O2.8取少量固體溶于水中，加人BaCl2溶液，有白色沉淀產生，則證明是②從A到BSO2-2e- +2H2O = SO4-+4H+

【解析】(1)在NaHSO3溶液中HSO3-即電離又水解：HSO3-SO32-+H+，H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的電離程度大于水解程度，故溶液中的C(H+) >c(OH-)，溶液呈酸性

(2)NO被氧化為硝酸根，Ce4+被還原為Ce3+，酸性環境，缺氧補水，缺氫補氫離子，反應的離子方程式為NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+，氧化產物NO3-與還原產物Ce3+的物質的量之比為1:3；

(3)電解槽陰極發生還原反應，SO32-被還原為S2O42-，電極反應式為：2SO32-+2H2O-2e-═S2O42-+4OH-；NO2-的濃度為11.5gL-1，要使1dm3該溶液中的NO2-完全轉化為NH4NO3，則失去電子數目是：×2，設消耗標況下氧氣的體積是V，則得到電子數目是：×4，根據電子守恒：×2=×4，解得V=2.8L；

(4)取少量固體溶于水中，加人BaCl2溶液，有白色沉淀產生，此沉淀為BaSO4，說明溶液中含有SO42-，即可證明 氧化時一定有反應②發生；

(5)二氧化硫發生氧化反應，氧氣發生還原反應，所以二氧化硫所在電極為負極，氧氣所在電極為正極，原電池中陽離子移向正極，所以質子移動方向為：從A到B；負極上SO2被氧化為SO42-時發生的電極反應為SO2-2e- +2H2O = SO42-+4H+。