Question

20．膜技術(shù)原理在化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用．有人設(shè)想利用電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N₂O₅，裝置圖如下．下列說(shuō)法不正確的是（　　）

• A． X是原電池，能夠生產(chǎn)硫酸．Y是電解池，能夠生產(chǎn)N₂O₅
• B． c電極的電極反應(yīng)方程式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺
• C． 當(dāng)電路中通過(guò)2mol e^-，X、Y中各有1molH⁺從左邊遷移到右邊
• D． 為保證X中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，則加入的n（so₂）：n（H₂O）=1：7.4

Answer 1

分析 （A）由圖可知：X裝置能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)且沒(méi)有外接電源，所以X是原電池，總反應(yīng)為2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，所以產(chǎn)生硫酸，二氧化硫的電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，則b為正極，Y屬于電解池，與電源的正極b相連的電極c為陽(yáng)極，N₂O₄在陽(yáng)極失電子生成N₂O₅；
（B）c是陽(yáng)極，d是陰極，陽(yáng)極上N₂O₄放電生成N₂O₅；
（C）根據(jù)電極反應(yīng)式得出轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與氫離子的關(guān)系，再?gòu)碾x子在溶液中的移動(dòng)方向判斷；
（D）X裝置中，SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算，注意硫酸的濃度不變．

解答 解：（A）X裝置能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)且沒(méi)有外接電源，所以X是原電池，總反應(yīng)為2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，所以產(chǎn)生硫酸，通入二氧化硫的電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，則b為正極，Y屬于電解池，與電源的正極b相連的電極c為陽(yáng)極，N₂O₄在陽(yáng)極失電子生成N₂O₅，故A正確；
（B）c是陽(yáng)極，d是陰極，陽(yáng)極上N₂O₄放電生成N₂O₅，電極反應(yīng)為N₂O₄-2e^-+2HNO₃=2N₂O₅+2H⁺，故B正確；
（C）X裝置中SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，則有關(guān)系式：SO₂～2e^-～4H⁺，Y中N₂O₄-2e^-+2HNO₃=2N₂O₅+2H⁺，則有關(guān)系式：N₂O₄～2e^-～2H⁺，所以電子與氫離子的關(guān)系前者為1：2，后者為1：1，當(dāng)電路中通過(guò)2mol e^-，X中負(fù)極有4molH⁺產(chǎn)生，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，即從左邊遷移到右邊；Y中陽(yáng)極有2molH⁺產(chǎn)生，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，即從左邊遷移到右邊，故C錯(cuò)誤；
（D）X裝置中，SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，當(dāng)有1molSO₂反應(yīng)，消耗水2mol，生成硫酸的質(zhì)量為：1mol×98g/mol=98g，消耗水的質(zhì)量為：2mol×18g/mol=36g，設(shè)通入xmolH₂O，則有：$\frac{98g}{98g+x×18g•mo{l}^{-1}-36g}$×100%=50%，解得x=7.4，則加入的n（so₂）：n（H₂O）=1：7.4，故D正確；
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)是否自發(fā)進(jìn)行判斷原電池和電解池，再結(jié)合各個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)分析解答，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，最后的計(jì)算很容易出錯(cuò)，要注意質(zhì)子膜只能讓氫離子通過(guò)，而水分子不能通過(guò)，所以不能用總反應(yīng)式解題，否則得到的比例關(guān)系是1：6.4，題目有一定的難度．