Question

连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）俗称保险粉，是一种强还原剂，工业上可通过吸收大气污染物（含有SO₂、NO等制取），同时还可得到NH₄NO₃产品，工艺流程图如下（Ce为铈元素）：

请回答下列问题：

(1)装置I中可生成NaHSO₃。常温下NaHSO₃溶液呈酸性的原因是____________。

(2)装置II中酸性条件下，NO被Ce⁴⁺氧化为NO₃^- 时，氧化产物与还原产物的物质的量之比为______。

(3)装置III中阴极上的电极反应式为__________。若装置IV中NO₂^- 的浓度为11.5g·L^-1要使1dm³该

溶液中的NO₂^- 完全转化为NH₄NO₃，至少向装置IV中通入标准状况下的O₂__________L。

(4)Na₂S₂O₄在空气中容易被氧化，其反应方程式可能为：

①2Na₂S₂O₄+O₂+2H₂O=4NaHSO₃；

②Na₂S₂O₄+O₂+H₂O=NaHSO₃+ NaHSO₄。

请设计实验证明氧化时一定有反应②发生______________。

(5)SO₂—空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下图：

质子的流动方向为__________（“从A到B”或“从B到A”），负极的电极反应式为_____________。

Answer

HSO3-在溶液中存在电离平衡和水解平衡：HSO3-SO32-+H+，H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的电离程度大于水解程度，故溶液中的C(H+) >c(OH-)，溶液呈酸性1: 32HSO3- +2e- +2H+ =S2O42-+2H2O2.8取少量固体溶于水中，加人BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明是②从A到BSO2-2e- +2H2O = SO4-+4H+

【解析】(1)在NaHSO3溶液中HSO3-即电离又水【解析】
HSO3-SO32-+H+，H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的电离程度大于水解程度，故溶液中的C(H+) >c(OH-)，溶液呈酸性

(2)NO被氧化为硝酸根，Ce4+被还原为Ce3+，酸性环境，缺氧补水，缺氢补氢离子，反应的离子方程式为NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+，氧化产物NO3-与还原产物Ce3+的物质的量之比为1:3；

(3)电解槽阴极发生还原反应，SO32-被还原为S2O42-，电极反应式为：2SO32-+2H2O-2e-═S2O42-+4OH-；NO2-的浓度为11.5g•L-1，要使1dm3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，则失去电子数目是：×2，设消耗标况下氧气的体积是V，则得到电子数目是：×4，根据电子守恒：×2=×4，解得V=2.8L；

(4)取少量固体溶于水中，加人BaCl2溶液，有白色沉淀产生，此沉淀为BaSO4，说明溶液中含有SO42-，即可证明 氧化时一定有反应②发生；

(5)二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以二氧化硫所在电极为负极，氧气所在电极为正极，原电池中阳离子移向正极，所以质子移动方向为：从A到B；负极上SO2被氧化为SO42-时发生的电极反应为SO2-2e- +2H2O = SO42-+4H+。