Question

14．隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題．
（1）工業(yè)尾氣中含有大量的氮氧化物，NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．反應(yīng)原理如圖所示：
①由圖可知SCR技術(shù)中的氧化劑為NO、NO₂
②用Fe做催化劑加熱時(shí)，在氨氣足量的情況下，當(dāng)NO₂與NO的物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH₃+NO+NO₂$\frac{\underline{\;Fe\;}}{△}$2N₂+3H₂O
（2）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-，會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法．該法用Fe做電極電解含Cr₂O₃^2-的酸性廢水，電解時(shí)，在陰極上有大量氣泡生成，并產(chǎn)生Cr（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀．
①反應(yīng)中l(wèi)molCr₂O₇^2-完全生成Cr（OH）₃沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為12 mol．
②常溫下，Cr（OH）₃的溶度積K_sp=10^-32，當(dāng)Cr³⁺濃度小于10^-5mol•L^-1，時(shí)可認(rèn)為完全沉淀，電解完全后，測(cè)得溶液的pH=6，則該溶液過濾后能（填“能”或“否，’）直接排放．
（3）C10₂氣體是一種常用的消毒劑，現(xiàn)在被廣泛的用于飲用水進(jìn)行消毒．自來水廠用ClO₂處理后的水中，要求C10₂的濃度在0.1-0.8mg•L^-1之間．碘量法可以檢測(cè)水中C10₂的濃度，步驟如下：
I．取一定體積的水樣用微量的氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，然后加人一定量的碘化鉀，并加人淀粉溶液，溶液變藍(lán)；
Ⅱ．加人一定量的Na₂S₂0₃溶液（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₅^2-+2I^-）；
Ⅲ．加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1.3．
已知：本題中C1O₂在中性條件下還原產(chǎn)物為ClO₂^-，在酸性條件下還原產(chǎn)物為C1^-．
請(qǐng)回答下列問題：
①確定操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色
②在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O
③若水樣的體積為1.0L，在操作II時(shí)消耗了1.0×10^-3mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中ClO₂的濃度是0.675mg•L^-1．

Answer 1

分析 （1）①得電子，化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；
②根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒來配平；
（2）①亞鐵離子會(huì)和Cr₂O₇^2-的酸性廢水反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，結(jié)合電極方程式Fe-2e^-═Fe²⁺計(jì)算；
②根據(jù)溶度積計(jì)算；
（3）①加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-；
②由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO₂^-將I^-氧化生成的I₂與淀粉結(jié)合再次出現(xiàn)藍(lán)色，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
③根據(jù)關(guān)系式ClO₂～I(xiàn)^-～S₂O₃^2-先計(jì)算出ClO₂的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度；

解答 解：（1）①由圖甲可知SCR技術(shù)中NH₃與NO、NO₂反應(yīng)產(chǎn)物為N₂和水，故氧化劑為NO、NO₂，故答案為：NO、NO₂；
②NH₃中氮的化合價(jià)由-3價(jià)升高到0價(jià)，一個(gè)NH₃失去3個(gè)電子，NO₂中氮的化合價(jià)由+4價(jià)降低到0價(jià)，一個(gè)NO₂得到4個(gè)電子，NO中氮的化合價(jià)由+2價(jià)降低到0價(jià)，一個(gè)NO得到2個(gè)電子，當(dāng)NO₂與NO的物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的最小公倍數(shù)為6，結(jié)合質(zhì)量守恒可知方程式為：2NH₃+NO+NO₂$\frac{\underline{\;Fe\;}}{△}$2N₂+3H₂O，
故答案為：2NH₃+NO+NO₂$\frac{\underline{\;Fe\;}}{△}$2N₂+3H₂O；
（2）①亞鐵離子會(huì)和Cr₂O₇^2-的酸性廢水反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，陽(yáng)極電極方程式Fe-2e^-═Fe²⁺，則
Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺～12mol電子，1mol Cr₂O₇^2-完全生成Cr（0H）₃沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為12mol，
故答案為：12；
②溶液的pH=6，則c（OH^-）=10^-8mol•L^-1，則c³（OH^-）×c（Cr³⁺）=Ksp=10^-32，c（Cr³⁺）=10^-8mol•L^-1＜10^-5mol•L^-1，能直接排放，故答案為：能；
（3）①加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應(yīng)為：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-，故藍(lán)色會(huì)消失，故答案為：藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色；
②由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO₂^-將I^-氧化生成的I₂，ClO₂^-中氯的化合價(jià)由+3價(jià)降低到-1價(jià)，一個(gè)ClO₂^-得到4個(gè)電子，碘的化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，一個(gè)I^-失去1個(gè)電子，轉(zhuǎn)移電子的最小公倍數(shù)為4，結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒可知離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
③ClO₂ ～I(xiàn)^-～S₂O₃^2-
   1          1
1.0×10^-5mol   1.0×10^-3 mol/L×0.01L
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.675mg
由于水樣的體積為1.0L，所以 ClO₂ 的濃度為$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L^-1，故答案為：0.675．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了氧化還原反應(yīng)、離子方程式式的書寫以及化學(xué)計(jì)算，難度中等，注意掌握實(shí)驗(yàn)原理和電子得失配平的方法．