Question

【題目】利用電化學原理，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：Cr2O72-＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O

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

（2）工作時，甲池內(nèi)的NO3-離子向 極移動（填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”）；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)生的電極反應為 。

（4）若溶液中減少了0.01 mol 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+)·c3(OH-)=1.0×10-32，要使c(Cr3+)降至10－5mol·L-1，溶液的pH應調(diào)至 。

Answer 1

【答案】（1）正 （1分） NO2＋NO3-－e-＝N2O5 （2分）

（2）石墨Ⅰ （1分） 1:4 （2分）

（3）Fe－2e-＝Fe2+ （2分）

（4）0.12 （0.06不給分）（2分）

（5）5 （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖示知甲池為燃料電池，電池工作時，石墨Ⅰ附近NO2轉(zhuǎn)變成N2O5，發(fā)生氧化反應，電極反應式為NO2＋NO3-－e-＝N2O5；石墨Ⅱ是電池的正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+4e－+2N2O54NO3—。

（2）電池工作時，電解質(zhì)中陰離子移向負極，即甲池內(nèi)的NO3-離子向石墨Ⅰ極移動；根據(jù)兩極的電極反應式NO2＋NO3-－e-＝N2O5、O2+4e－+2N2O54NO3—，利用電子守恒分析在相同條件下，消耗的O2和NO2的體積比為1：4。

（3）乙池為電解池，Fe(Ⅰ)棒為電解池的陽極，發(fā)生的電極反應為Fe－2e-＝Fe2+。

（4）根據(jù)反應：Cr2O72-＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O知若溶液中減少了0.01 mol Cr2O72-，則參加反應的Fe2＋為0.06mol，根據(jù)電極反應：Fe－2e-＝Fe2+知電路中至少轉(zhuǎn)移了0.12mol電子。

（5）常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=1.0×10-32，c(Cr3+)=10－5mol·L-1，則c3(OH-)=1.0×10-27，c(OH-)=1.0×10-9 mol·L-1，c(H+)=10－5mol·L-1，溶液的pH應調(diào)至5。