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化為無害物質。

（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，其轉化過程如下圖所示。

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

②反應II中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________________。

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

①中a應連接電源的____________(填“正極”或“負極”)。

②石墨電極做成顆粒狀的目的是________________。

③陽極的電極反應式為____________________________________。

④電解一段時間后，當電路中有5mol電子轉移時，陽離子交換膜兩側溶液相差____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過程中發生了氧化還原反應，I中Ce4+→Ce3+，II中Ce3+→Ce4+，，根據得失電子守恒和元素守恒得出混合溶液中Ce3+和Ce4+離子的總數不變，故答案為：不變；

②反應II中氧化劑與還原劑分別為：NO和Ce3+，NO→N2，Ce3+→Ce4+，根據得失電子守恒，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溶液相差5g，故答案為：5；