Question

【题目】电化学在生产生活中都具有重要的作用和意义:

（1）图为绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图:该电池的负极反应式为:_________，若串联该燃料电池来电解硫酸钠溶液,消耗4.6g二甲醚后总共可在电解池两极收集到13.44L(标况)气体,该套装置的能量利用率为___________.(保留三位有效数字)

（2）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_______。电解后，____室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（3）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，答下列问题：

实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：电解时发生反应的化学方程式为______。溶液X中大量存在的阴离子有___。

（4）测定混合气中ClO2的含量：

Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入 3 mL稀硫酸. 将一定量的混合气体通入混合溶液中充分吸收, 发生反应: 2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O.

Ⅱ．用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-)，以淀粉溶液为指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。

①滴定至终点的现象是______, 测得混合气中ClO2的质量为______ g。

②测定混合气中ClO2的含量的操作中可能使测定结果偏低的是____(填字母)。

A．滴定管未润洗就直接注入硫代硫酸钠标准液

B．锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥

C．滴定管读取标准液体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数

Answer 1

【答案】CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ 66.7% 2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O a NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3 Cl-、OH- 溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变 0.02700 C

【解析】

（1）燃料电池中通入燃料的一极为负极，负极上二甲醚失电子生成二氧化碳和氢离子，则负极的电极方程式为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+；电解硫酸钠溶液两级生成氢气和氧气，若两极收集到13.44L(标况)气体，生成气体的物质的量为=0.6mol，生成的氢气和氧气的体积比为2：1，则阴极产生0.4mol氢气，阳极产生0.2mol氧气，电路中转移电子为0.2mol×4=0.8mol，由燃料电池电极反应CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+可知，消耗4.6g二甲醚转移电子为=1.2mol，所以该套装置的能量利用率为×100%=66.7%，故答案为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，66.7%。

（2）阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极方程式为：2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O，阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸氢钠，阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室总亚硫酸氢钠的浓度增大，故答案为：2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O，a。

（3）由电解产物有H2和NCl3，可得出电解方程式为：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3，向反应后的NCl3的溶液中加入NaClO2溶液，会发生氧化还原反应，产生ClO2、NH3和溶液X，根据反应NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，故溶液X中大量存在的阴离子有Cl-、OH-，故答案为：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3；Cl-、OH-。

（4）①由于碘单质与淀粉溶液变为蓝色，因此在V中加入的指示剂通常为淀粉溶液；在用硫代硫酸钠标准溶液滴定前溶液中存在I2，溶液为蓝色，随着溶液的滴定，溶液中c(I2)逐渐减小，溶液的颜色逐渐变浅，当滴加最后一滴溶液中，溶液由蓝色变为无色，半分钟内不褪色，就证明达到了达到终点。因此至终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变；④根据反应方程式：2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O；I2+2S2O32－＝2I－+S4O62－可得关系式：2ClO2—5I2—10S2O32－；n(S2O32－)=0.1000mol·L-1×0.02L=0.002mol，则n(ClO2)=2/10×0.002mol=0.0004mol，测得混合气中ClO2的质量为m(ClO2)=0.0004mol×67.5g/mol=0.02700g，故答案为：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变；0.02700。

②A.滴定管未润洗就直接注入硫代硫酸钠标准液，将会导致标准液浓度变小，导致V(标准)偏大，根据c(待测)=可以知道，滴定时，消耗的标准液偏多，使所测ClO2的含量偏高，故A不选；

B.锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥，待测液的物质的量不变，对V(标准)无影响，根据c(待测)=可以知道，对测定结果无影响，故B不选；

C.滴定管读取标准液体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数，造成V(标准)偏小，根据c(待测)=可以知道，测定结果偏低，故C选。

故答案为：C。