Question

（17分）隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題。

（1）汽車尾氣的大量排放是造成空氣污染的重要因素之一，發(fā)展燃料電池汽車可以有效地解決上述問題。直接甲醇燃料電池(DMFC)不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，c處通入的物質(zhì)為為______，外電路中電子從______到______(填“A”或“B”)移動(dòng)，寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)方程式

（2）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72－，會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法。該法用Fe做電極電解含Cr2O72－的酸性廢水，電解時(shí)，在陰極上有大量氣泡生成，并產(chǎn)生Cr(OH)3、Fe(0H)3沉淀。

①反應(yīng)中，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為_________ mol。

②常溫下，Cr(OH)3的溶度積，當(dāng)Cr3＋濃度小于10mol時(shí)可認(rèn)為完全沉淀，電解完全后，測得溶液的pH=6，則該溶液過濾后為___________（填“能”或“否”）直接排放。

（3）含氨廢水易引發(fā)水體富營養(yǎng)化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固體，溶液中________（填“增大”“減小”或“不變”）；25時(shí)，NH3?H2O的電離平衡常數(shù)，該溫度下,1mol的NH4Cl溶液中

 

 

Answer 1

（17分）

（1）O2（2分） AB（2分） CH3OH—6e?+H2O=CO2+6H+（3分）

（2）①12（3分） ②能（2分）

（3）不變（2分） 2.36×10-5（3分）

【解析】

試題分析：（1）電池內(nèi)部陽離子向正極移動(dòng)，根據(jù)題目所給示意圖，H+向電解B移動(dòng)，則電極B為正極，所以C處通入的物質(zhì)為O2；外電路電子從負(fù)極向正極移動(dòng)，所以從A到B移動(dòng)；根據(jù)示意圖可知電解液中含H+，負(fù)極上甲醇失去電子生成CO2和H+，所以電極方程式為：CH3OH—6e?+H2O=CO2+6H+

（2）①處理鉻污染的原理是Fe做陽極發(fā)生反應(yīng)：Fe—2e?=Fe2+，Cr2O72?氧化Fe2+，Cr2O72?被還原為Cr3+，根據(jù)化合價(jià)的變化，對(duì)應(yīng)關(guān)系為：Cr2O72? ~ 6Fe2+ ~6Fe，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，陽極反應(yīng)的Fe為6mol，外電路通過電子的物質(zhì)的量為12mol。

②溶液的pH=6，則c（OH?）=10-8mol?L?1，帶入溶度積公式可得：c（Cr3+）（10-8mol?L?1）3=10-32(mol?L?1)4，解得c（Cr3+）=10-8mol?L?1 < 10-5mol?L?1，能直接排放。

（3）為NH4+水解平衡常數(shù)的倒數(shù)，NH4Cl溶液中加入少量NaOH，平衡常數(shù)不變，則該比值不變；根據(jù)鹽類的水解與弱電解質(zhì)電離的關(guān)系，水解平衡常數(shù)Kh=Kw/Kb=1.0×10-14mol2/L2÷(1.8×10-5mol?L?1)=5.56×10-10mol?L?1，則c(NH3?H2O)?c(H+)/c(NH4+)=5.56×10-10mol?L?1，因?yàn)閏(NH3?H2O)≈c(H+)，c(NH4+)≈1mol?L?1，帶入計(jì)算式可得c(H+)=2.36×10-5mol?L?1。

考點(diǎn)：本題考查原電池原理、電解池原理、水解平衡及其計(jì)算。