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【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NaHSO3Na2SO3。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: 2ClO210I8H2Cl5I24H2O.

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

【答案】CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ 66.7% 2H2O4e=4H++O24OH-4e- =O2↑+2H2O a NH4Cl2HCl3H2NCl3 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21,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:2H2O4e=4H++O24OH-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:2H2O4e=4H++O24OH-4e- =O2↑+2H2Oa

3)由电解产物有H2NCl3,可得出电解方程式为:NH4Cl2HCl3H2NCl3,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ClO2NH3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:NH4Cl2HCl3H2NCl3Cl-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:2ClO210I8H2Cl5I24H2OI2+2S2O322I+S4O62可得关系式:2ClO2—5I2—10S2O32n(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

A.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

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