Question

【題目】利用電化學(xué)原理，將NO2、O2 和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來處理含Cr2O72-廢水，如下圖所示; 電解過程中溶液發(fā)生反應(yīng):Cr2O72-+ 6Fe2++ 14H+ = 2Cr3++ 6Fe3+ + 7H2O

（1）甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y 是N2O5，可循環(huán)使用。則石墨I(xiàn)I 是電池的____極；石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________。

（2）工作時(shí)，甲池內(nèi)的NO3-離子向__________極移動(dòng)(填“石墨I(xiàn)”或“石墨I(xiàn)I”)； 在相同條件下，消耗的 O2和NO2的體積比為________________。

（3）乙池中Fe( I)棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________。

（4）若溶液中減少了0.01mol Cr2O72-，則電路中至少轉(zhuǎn)移了___________________mol 電子。

（5）向完全還原為Cr3+的乙池工 業(yè)廢水中滴加NaOH 溶液，可將鉻以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr(OH)3 存在以下 溶解平衡:Cr(OH)3(s) = Cr3+(aq) + 3OH-(aq)，常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)·c(OH-)=1.0 ×10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH 應(yīng)調(diào)至_____。比色卡對(duì)照即可。

Answer 1

【答案】 正 NO2＋NO3-－e-＝N2O5 石墨Ⅰ 1:4 Fe－2e-＝Fe2+ 0.12 5

【解析】試題分析：(1)石墨II電極通入氧氣，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)；石墨Ⅰ電極NO2被氧化為N2O5；（2）電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極；電池總反應(yīng)為 ，根據(jù)總反應(yīng)分析消耗的 O2和NO2的體積比。（3）乙池中Fe(I)棒與電池正極相連，Fe(I)棒是電解池陽極；（4）根據(jù) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，溶液中減少了0.01molCr2O72-，Fe(I)棒需要生成0.06mol Fe2+；(5)根據(jù)Ksp Cr(OH)3計(jì)算c(Cr3+)降至10-5mol/L時(shí)，c(OH-)，再根據(jù)計(jì)算c(H+)；

解析：石墨II電極通入氧氣，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，所以石墨II是電池的正極極；石墨Ⅰ電極NO2被氧化為N2O5，電極反應(yīng)式為NO2＋NO3-－e-＝N2O5；（2）電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極，所以甲池內(nèi)的NO3-離子向石墨I極移動(dòng)；電池總反應(yīng)為 ，所以消耗的 O2和NO2的體積比1:4。（3）乙池中Fe(I)棒與電池正極相連，Fe(I)棒是電解池陽極，所以Fe(I)棒失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Fe－2e-＝Fe2+；（4）根據(jù) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Cr元素化合價(jià)由+6降低為+3；溶液中減少了0.01molCr2O72-，Fe(I)棒需要生成0.06mol Fe2+，所以電路中至少轉(zhuǎn)移了0.12mol電子；(5) c(Cr3+)降至10-5mol/L時(shí)，c(OH-)= ， c(H+)= ，所以PH=5；