Question

16．氮、硫、氯及其化合物是中學(xué)化學(xué)重要的組成部分．
（1）氨氣燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；用該電池進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，以CuSO₄溶液為電解質(zhì)溶液，下列說法正確的是bd．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能       
b．SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度不變（不考慮溶液體積變化）
c．溶液中Cu²⁺向陽極移動(dòng)       
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
e．若陽極質(zhì)量減少64g，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2N_A個(gè)
（2）①將SO₂通入到BaCl₂溶液中，出現(xiàn)了異�，F(xiàn)象，看到了明顯的白色沉淀，為探究該白色沉淀的成分，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程：所得懸濁液$\stackrel{操作①}{→}$白色沉淀$\stackrel{加試劑A}{→}$觀察現(xiàn)象并判斷則試劑A的化學(xué)式為HCl．實(shí)驗(yàn)表明，加入試劑A后，白色沉淀未見溶解，產(chǎn)生該白色沉淀的離子方程式是2SO₂+2Ba²⁺+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺．
②利用如圖所示電化學(xué)裝置吸收工業(yè)尾氣中SO₂，陰極上生成Cu．寫出裝置中陽極的電極反應(yīng)式SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-．
（3）已知K_SP（ BaSO₄）=1.0×10^-10，K_SP（ BaCO₃）=2.5×10^-9．某同學(xué)設(shè)想用下列流程得到BaCl₂，
BaSO₄$→_{①}^{飽和Na_{2}CO_{3}溶液}$BaSO₃$→_{②}^{鹽酸}$BaCl₂．則①的離子方程式為BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.04．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學(xué)方程式分析氨氣化合價(jià)變化，判斷發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是氨氣，原電池中在負(fù)極失電子，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；用氨燃料電池進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，電解液為CuSO₄溶液，陽極上Cu以及比銅活潑的金屬放電，陰極上銅離子放電；
（2）①（2）實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離可以采用過濾的方法；硫酸鋇和鹽酸不反應(yīng)，但是亞硫酸鋇可以和鹽酸反應(yīng)；
②電解池中吸收工業(yè)尾氣中SO₂，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子；
（3）硫酸鋇中加入飽和碳酸鈉溶液，發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的離子方程式書寫平衡常數(shù)，結(jié)合鋇離子濃度相同得到平衡常數(shù)的計(jì)算式為溶度積常數(shù)比值，代入數(shù)值計(jì)算．

解答 解：（1）電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負(fù)極是氨氣失電子生成氮?dú)�，反�?yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電而析出銅，陽極上電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
a、電解池中是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，但不可能完全轉(zhuǎn)化，故錯(cuò)誤；
b、硫酸根離子不參與反應(yīng)，所以濃度不變，故正確；
c、電解池中陽離子移向陰極，故錯(cuò)誤；
d、陽極上Cu以及比銅活潑的金屬放電，Ag、Pt、Au等金屬留在陽極泥里，故正確；
e、陽極上Cu以及比銅活潑的金屬放電，所以若陽極質(zhì)量減少64g，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)不是2N_A個(gè)，故錯(cuò)誤；
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；bd；
（2）①將SO₂通入到BaCl₂溶液中，出現(xiàn)的白色渾濁可能是硫酸鋇還可能是亞硫酸鋇，硫酸鋇和鹽酸不反應(yīng)，但是亞硫酸鋇可以和鹽酸反應(yīng)，溶解，可以用鹽酸來鑒別沉淀成分，故答案為：HCl；2SO₂+2Ba²⁺+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；
②電解池中吸收工業(yè)尾氣中SO₂，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-；
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-；
（3）硫酸鋇中加入飽和碳酸鈉溶液，發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化生成碳酸鋇沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），則平衡常數(shù)=$\frac{c（S{O}_{{4}^{2-}}）}{c（C{O}_{{3}^{2-}}）}$=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04；
故答案為：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；0.04．

點(diǎn)評 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，題目難度中等，注意沉淀轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析判斷，電解池原理應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵．