Question

16．氮、硫、氯及其化合物是中學化學重要的組成部分．
（1）氨氣燃料電池使用的電解質溶液是KOH溶液，電池反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負極的電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；用該電池進行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質）的電解精煉，以CuSO₄溶液為電解質溶液，下列說法正確的是bd．
a．電能全部轉化為化學能       
b．SO₄^2-的物質的量濃度不變（不考慮溶液體積變化）
c．溶液中Cu²⁺向陽極移動       
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
e．若陽極質量減少64g，則轉移電子數為2N_A個
（2）①將SO₂通入到BaCl₂溶液中，出現了異常現象，看到了明顯的白色沉淀，為探究該白色沉淀的成分，他設計了如下實驗流程：所得懸濁液$\stackrel{操作①}{→}$白色沉淀$\stackrel{加試劑A}{→}$觀察現象并判斷則試劑A的化學式為HCl．實驗表明，加入試劑A后，白色沉淀未見溶解，產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裝置吸收工業尾氣中SO₂，陰極上生成Cu．寫出裝置中陽極的電極反應式SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-．
（3）已知K_SP（ BaSO₄）=1.0×10^-10，K_SP（ BaCO₃）=2.5×10^-9．某同學設想用下列流程得到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），該反應的平衡常數K=0.04．

Answer 1

分析 （1）依據化學方程式分析氨氣化合價變化，判斷發生氧化反應的物質是氨氣，原電池中在負極失電子，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；用氨燃料電池進行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質）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）實現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，但是亞硫酸鋇可以和鹽酸反應；
②電解池中吸收工業尾氣中SO₂，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發生氧化反應生成硫酸根離子；
（3）硫酸鋇中加入飽和碳酸鈉溶液，發生沉淀轉化生成碳酸鋇沉淀，依據化學反應的離子方程式書寫平衡常數，結合鋇離子濃度相同得到平衡常數的計算式為溶度積常數比值，代入數值計算．

解答 解：（1）電池反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為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，陽極上電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
a、電解池中是電能轉化為化學能，但不可能完全轉化，故錯誤；
b、硫酸根離子不參與反應，所以濃度不變，故正確；
c、電解池中陽離子移向陰極，故錯誤；
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，所以若陽極質量減少64g，則轉移電子數不是2N_A個，故錯誤；
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；bd；
（2）①將SO₂通入到BaCl₂溶液中，出現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，但是亞硫酸鋇可以和鹽酸反應，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電解池中吸收工業尾氣中SO₂，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發生氧化反應生成硫酸根離子，電極反應為：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，發生沉淀轉化生成碳酸鋇沉淀，反應的離子方程式為：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），則平衡常數=$\frac{c（S{O}_{{4}^{2-}}）}{c（C{O}_{{3}^{2-}}）}$=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04；
故答案為：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；0.04．

點評 本題主要考查了氧化還原反應、離子方程式式的書寫以及化學計算，題目難度中等，注意沉淀轉化關系的分析判斷，電解池原理應用，掌握基礎是關鍵．