Question

【題目】我國科研工作者發(fā)展了陰極還原電沉積制備高性能氧化鈰電極材料的新方法。以石墨為電極，經(jīng)歷以下過程：①在電場的作用下，將電解液中的硝酸根離子插入石墨層間；②改變電流方向，已插入的和到達(dá)電極附近的NO3-放電，產(chǎn)生OH-和NO；③OH-與Ce3+結(jié)合形成氫氧化鈰，氫氧化鈰進(jìn)一步失水氧化形成氧化鈰(CeO2)。圖示如圖。已知298K時(shí)，Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20，當(dāng)離子濃度≤10-5mol·L-1時(shí)，可認(rèn)為沉淀完全。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）

A.過程①，1接3，2接4；過程②，1接5，2接6

B.過程②，陰極電極反應(yīng)為NO+H2O+2e-=2OH-+NO

C.室溫下，要保證電解液中Ce3+沉淀完全，陰極附近溶液的pH應(yīng)不小于9

D.過程③，發(fā)生的反應(yīng)為Ce3++3OH-=Ce(OH)3↓，4Ce(OH)3+O2=4CeO2+6H2O

Answer 1

【答案】A

【解析】

A．過程①的目的是在電場作用下，將電解液中的硝酸根離子插入石墨層間，陰離子移動(dòng)到石墨層，根據(jù)在電解池中，陰離子向陽極移動(dòng)，由圖示可判斷右邊為陽極，接電源的正極，所以2接6，1接5；過程②，已插入和到達(dá)電極附近的NO3-放電，產(chǎn)生OH-和NO，N元素由+5價(jià)變?yōu)?/span>+3價(jià)，得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，在電解池中，發(fā)生還原反應(yīng)在陰極區(qū)，所以1接3，2接4，故A錯(cuò)誤；

B．過程②，陰極NO3-發(fā)生還原反應(yīng)，因需要產(chǎn)生OH-，反應(yīng)式前面需要加H2O而不是H+，電極反應(yīng)式為NO3-+H2O+2e-=2OH-+NO2-，故B正確；

C．電解液中Ce3+沉淀完全時(shí)，c(Ce3+)≤1×10-5mol·L-1，根據(jù)Ce(OH)3化學(xué)式，得Ksp=1×10-20=c(Ce3+)×c3(OH-)，所以c(OH-)==1×10-5mol·L-l，陰極附近溶液的c(OH-)≥1×10-5mol·L-l，則pH≥9，故C正確；

D．過程③OH-與Ce3+結(jié)合形成氫氧化鈰，氫氧化鈰進(jìn)一步失水氧化形成氧化鈰(CeO2)，發(fā)生的反應(yīng)為Ce3++3OH-=Ce(OH)3↓，4Ce(OH)3+O2=4CeO2+6H2O，故D正確；

答案為A。