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7.工業上采用的一種污水處理方法是:保持污水的pH在5.0~6.0之間,通過電解生成Fe(OH)3沉淀.Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉積下,具有凈化水的作用.某科研小組用此法處理污水,設計如下所示裝置示意圖.

(1)實驗時若污水中離子濃度較小,導電能力較差;此時,最好應向污水中加入適量的A.
A.K2SO4      B.CaCO3          C.NaOH      D.CH3CH2OH
(2)電解池陽極發生了兩個電極反應:其中一個反應式為Fe-2e-=Fe2+,另一個反應生成了一種無色
氣體,其反應式為:2H2O-4e-=4H++O2↑.
(3)該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質,CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料做電極.已知
負極的電極反應是CH4+4CO${\;}_{3}^{2-}$-8e-=5CO2+2H2O.則正極的電極反應是O2+2CO2+4e-=2CO32-.為了使該燃料電池長時間穩定運行,電池的電解質組成應保持穩定,此電池工作時必須有部分A物質參加循環,則A物質的化學式是CO2
(4)實驗中,若在陰極產生了22.4L(標準狀況,下同)氣體,則熔融鹽燃料電池消耗CH45.6L.

分析 右邊為燃料電池,通入甲烷的一極為負極,通入氧氣的一極為正極,左邊為電解池,C與負極相連為陰極,Fe與正極相連為陽極;
(1)從所加入物質能增大溶液離子濃度,并能保持污水的pH在5.0~6.0之間考慮;
(2)電解池陽極發生了兩個電極反應:其中一個反應式為Fe-2e-=Fe2+,另一個反應為溶液中的氫氧根離子失電子;
(3)燃料電池中,正極發生的反應是氧氣得電子被還原的過程,負極發生的反應是燃料失電子被氧化的過程;電池是以熔融碳酸鹽為電解質,可以循環利用的物質只有二氧化碳;
(4)在燃料電池和電解池的串聯電路中,轉移的電子數目是相同的,根據電子守恒計算.

解答 解:右邊為燃料電池,通入甲烷的一極為負極,通入氧氣的一極為正極,左邊為電解池,C與負極相連為陰極,Fe與正極相連為陽極;
(1)為了增強溶液的導電性,因此可選用易溶性強電解質溶液,CaCO3難溶于水,CH3CH2OH是非電解質,要求電解時保持污水的pH在5.0~6.0之間,因此不能添加NaOH,所以K2SO4符合;
故答案為:A;
(2)電解時鐵作陽極,因此主要發生Fe-2e-=Fe2+,同時也發生副反應,即溶液中水電離的OH-失電子被氧化生成O2,電極方程式為:2H2O-4e-=4H++O2↑;
故答案為:2H2O-4e-=4H++O2↑;
(3)料電池中,正極反應一定是氧氣得電子,該電池的電解質環境是熔融碳酸鹽,所以正極反應為:O2+2CO2+4e-=2CO32-;電池是以熔融碳酸鹽為電解質,可以循環利用的物質只有二氧化碳;
故答案為:O2+2CO2+4e-=2CO32-;CO2
(4)陰極的電極反應為:2H++2e-=H2↑,陰極產生了22.4L(標準狀況)即1mol的氫氣產生,所以轉移電子的物質的量為2mol,根據電池的負極電極反應是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,當轉移2mol電子時,消耗CH4(標準狀況)為0.25mol,其體積V=nVm=0.25mol×22.4L/mol=5.6L,
故答案為:5.6.

點評 本題考查了燃料電池、電解原理的應用,明確燃料電池中正負極的判斷以及電解池中兩極上放電順序、電極方程式是解答本題的關鍵,注意串聯電路中電子守恒的應用,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

17.表示下列反應的離子方程式正確的是(  )
A.金屬鈉加入到CuSO4溶液中:2Na+Cu2+═Cu+2Na+
B.鐵粉加入到FeCl3溶液中:Fe+2Fe3+═3Fe2+
C.金屬鋁加入到NaOH溶液中:Al+2OH-+H2O═AlO2-+2H2
D.銅片插入到AgNO3溶液中:Cu+Ag+═Cu2++Ag

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.氯堿工業中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖所示:
(1)溶液A的溶質是NaOH;
(2)電解飽和食鹽水的離子方程式是2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑;
(3)電解時用鹽酸控制陽極區溶液的pH在2~3,用平衡移動移動原理解釋鹽酸的作用:Cl2與水的反應為Cl2+H2O?HCl+HClO,增大HCl的濃度使平衡逆向移動.減少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

15.已知含Cr(Ⅵ)的鹽溶液存在如下平衡:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O,改變溶液中CrO42-、Cr2O72-的離子濃度比,可使溶液顏色發生變化.現向顯黃色的試液中加入哪種物質,能使溶液變為橙色(  )
A.H2OB.硫酸C.NaOH(s)D.Na2SO4(s)

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

2.在密閉容器中,一定量混合氣體發生下列反應:aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),達到平衡后,測得C氣體的濃度為0.5mol/L.當在恒溫下,將密閉容器的體積縮小為$\frac{1}{2}$,再達平衡時,測得C氣體的濃度為0.9mol/L.則下列敘述正確的是(  )
A.反應速率降低B.平衡向右移動C.B的轉化率提高D.a+b<c+d

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.下列關于電解池的說法正確的是(  )
A.電源的負極就是陰極
B.與直流電源正極相連的是電解池的陰極
C.與直流電源負極相連的電極上發生還原反應
D.陽極上發生還原反應

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科目:高中化學 來源:2016-2017學年江西省高二上第一次月考化學卷(解析版) 題型:填空題

用Cl2生產某些含氯有機物時會產生副產物HC1。利用反應A,可實現氯的循環利用。

反應A:4HCl+O22Cl2+2H2O

(1)已知:Ⅰ、反應A中, 4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的熱量。

Ⅱ、

①反應A的熱化學方程式是________________________。

②斷開1 mol H—O 鍵與斷開 1 mol H—Cl 鍵所需能量相差約為__________kJ,H2O中H—0 鍵比HCl中H—Cl鍵(填“強”或“弱”)_______________。

(2)合成氨工廠常通過測定反應前后混合氣體的密度來確定氨的轉化率。某工廠測得合成塔中N2、H2混合氣體的密度為0.5536g/L(標準狀況),從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693g/L(標準狀況)。該合成氨廠N2的轉化率為___________。

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.某興趣小組為豐富課本所學的SO2性質,設計了下列系列實驗:
(1)用圖裝置制取并收集SO2以驗證其氧化性

①實驗時為控制SO2產生的快慢,應采取的措施是控制滴濃硫酸的速度.
②燒杯中NaOH溶液的作用是吸收SO2氣體,防止污染環境.
③將燃著的Mg條迅速插入集滿SO2的集氣瓶中,發現Mg條繼續燃燒,則反應后生成的含硫物質可能是S、MgS、MgS和S、S和MgSO3(填化學式).
④若將集氣瓶換成盛有Na2S溶液的廣口瓶,發現通氣一段時間后產生大量淡黃色渾濁,經測定,產物中還有一種相對分子質量為104的酸式鹽.則該反應的離子方程式為2S2-+5SO2+2H2O=3S↓+4HSO3-
(2)用如圖裝置驗證H2SO3比H2CO3酸性強

⑤試劑X是品紅溶液,其作用是檢驗SO2是否除盡.
⑥當觀察到品紅溶液不褪色,澄清石灰水變渾濁,即證明H2SO3比H2CO3酸性強.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.將5.6L CO2 氣體緩慢通過一定量的Na2O2固體,最后收集到3.36L 氣體(氣體體積均在標準狀下測定),所得氣體的質量為(  )
A.3.2 gB.4.8 gC.5.4 gD.3.8 g

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同步練習冊答案
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