Question

（1）鐵的化合物應用十分廣泛．一定條件下鐵可以和CO₂發生反應：
Fe（s）+4CO₂（g）?Fe₃O₄（s）+4CO（g）；△H＞0
T℃時，反應在VL密閉容器中經10min達到平衡，平衡常數的表達式為

 

；若反應生成了a mol CO，則υ（CO₂）為

 

；
（2）氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節（電）能30%以上．在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如圖1所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過．

①寫出Y參加的電極反應式

 

；
②反應一段時間后，電解池和燃料電池中溶液pH的變化分別是

 

、

 

（填‘升高’、‘降低’或‘不變’）；
（3）①高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型飲用水消毒劑．其生產方法之一是在強堿性溶液中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和另一種常見化合物．現產生了66.4g高鐵酸鈉，轉移電子數目為

 

；
②高鐵酸鈉生產方法之二電解法：用隔膜式電解槽（隔膜只允許陰離子通過），如圖2所示裝置．寫出陽極的電極反應式

 

；當產生與①質量相同的高鐵酸鈉時，陰極槽內溶液質量的變化為

 

 g．

Answer 1

考點：產物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,化學平衡建立的過程,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據平衡常數的定義進行書寫；根據化學反應速率的定義進行計算；
（2）根據圖片知，B裝置中通入空氣和Y，空氣作氧化劑，且整個裝置是原電池和電解池組合的裝置，B能自發的進行氧化還原反應，所以B是原電池，則A是電解池；
燃料電池中氫氣是燃料，在負極上投放，空氣是氧化劑，在正極上投放，負極上失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應，電解池中，電解氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時得到氫氧化鈉；
（3）①根據化合價升降進行計算；
②電解時陽極發生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；陰極發生還原反應，電極方程式為6H₂O+6e^-═3H₂↑+6OH^-．

解答： 解：（1）Fe（s）+4CO₂（g）?Fe₃O₄（s）+4CO（g），該反應的平衡常數的表達式為：

c(CO)4

c(CO2)4

；
反應生成了amolCO，則參加反應的二氧化碳為amol，故υ（CO₂）=

△n V

t

=

amol VL

10min

=

a

10V

mol/（L?min），
故答案為：

c(CO)4

c(CO2)4

；

a

10V

mol/（L?min）；
（2）①根據圖片知，B裝置中通入空氣和Y，空氣作氧化劑，且整個裝置是原電池和電解池組合的裝置，B能自發的進行氧化還原反應，所以B是原電池，則A是電解池；原電池中燃料是氫氣，所以Y是氫氣，失電子發生氧化反應，電極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
②燃料電池發生的反應為2H₂+O₂+4e^-=2H₂O，故溶液的堿性減弱，PH值降低；電解池發生的反應為2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，溶液堿性增強，PH值升高，
故答案為：降低；升高；
（3）①66.4g高鐵酸鈉物質的量為

66.4

166

=0.4mol，鐵的化合價由+3價升高為+6價，故轉移的電子數目為0.4×3N_A=1.2N_A，
故答案為：1.2N_A；
②電解時陽極發生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
陰極發生還原反應，電極方程式為6H₂O+6e^-═3H₂↑+6OH^-，生成0.4mol的高鐵酸鈉，則生成的氫氣為1.2mol，質量為2.4g，
故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；2.4．

點評：本題考查了原電池和電解質原理，從電極上的電極反應來分析解答，明確燃料電池原料是解本題的關鍵，難度中等．