Question

【题目】I：雾霾严重影响人们的生活与健康，某地区的雾霾中可能含有如下离子中的若干种：NH4+、Ba2+、Fe2+、Cl－、NO3－、CO32－、SO42－．某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得到试样溶液，设计并完成如下实验：

试回答下列问题：

（1）实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，气体A遇空气变成红棕色，溶液B依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，据此可知原溶液中一定不含__________________。（填离子符号）

（2）实验①中发生反应的离子方程式为_________________________________。

（3）根据实验③现象该同学认为原溶液中一定含有SO42－，有其他同学认为其结论不合理，又进行了后续实验④，最终确认原溶液中含有SO42－，试写出实验④可行的操作方法及现象______________________________。

II ：汽车尾气中CO、NOx以及燃煤废气中的SO2都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。

（4）氧化还原法消除NOx的转化如下：

①反应I为NO+O3 = NO2+O2，生成标准状况11.2 L O2时，转移电子的物质的量是______mol。

②反应Ⅱ中，当n( NO2)：n[CO(NH2)2]=3：2时，氧化产物与还原产物的质量比为___________。

（5）吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下（Ce为铈元素）。

① 装置Ⅱ中，酸性条件下NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2-，请写出生成等物质的量的NO3－和NO2－时的离子方程式________________

② 装置Ⅲ的作用之一是用质子交换膜电解槽电解使得Ce4+再生，同时在另一极生成S2O42-的电极反应式为__________。

Answer 1

【答案】CO32－ 3Fe2+ + NO3－ +4H+ = 3Fe3+ +NO↑ + 2H2O 向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，则证明原溶液中含有SO42－ 1 4:3 2NO+3H2O+4Ce4+=NO3－+NO2－+6H++4Ce3+ 2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O

【解析】

I.（1）实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，该气体可能为CO2或NO，由于盐酸过量且反应后溶液中阴离子种类不变，则生成的气体为NO，溶液中一定含有Fe2+、Cl-、NO3-，且NO3-过量；根据离子共存可知一定不存在CO32-，故答案为：CO32-；

（2）实验①中亚铁离子与稀硝酸反应生成硝酸铁和一氧化氮和水，反应的离子反应方程式为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，故答案为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

（3）由于实验②中NaHCO3足量，则实验③的沉淀G中一定含有沉淀BaCO3，不能确定是否含有BaSO4，需要进行后续实验④，可向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，则证明原溶液中含有SO42-，答：向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，则证明原溶液中含有SO42-。

II.（4）①NO+O3═NO2+O2，生成1mol氧气转移电子是2mol，生成11.2L即0.5mol O2（标准状况）时，转移电子的物质的量是0.5mol×2=1mol，故答案为：1；

②当n（NO2）：n[CO（NH2）2]=3：2，即NO2和CO（NH2）2的系数之比是3：2，其方程式表示为：6NO2+4CO（NH2）2=7N2+8H2O+4CO2，只有N元素的化合价变化，氮气为氧化产物也是还原产物，由N原子守恒可知氧化产物与还原产物的质量比为8：6=4：3，故答案为：4：3；

（5）①酸性条件下NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2-，生成等物质的量的NO3－和NO2－时共转移4个电子，应该消耗4个Ce4+，离子方程式为：2NO+3H2O+4Ce4+=NO3－+NO2－+6H++4Ce3+；

②电解池的阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为：2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O，阳极电极反应为：Ce3+-e-═Ce4+，故答案为：2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O；