Question

【题目】（1）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。

①正极反应为_________。

②当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少______mol离子。

（2）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+

②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时，阴极的电极反应：_________；协同转化总反应：___________；若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为_______性（碱性、中性、酸性）

（3）以石墨为电极，电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2，若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9g时(忽略副反应)，理论上蓄电池正极极增重______g。

（4）电化学降解法可用于处理酸性硝酸盐污水，设计一电解池（如图所示）。 若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为____g。

Answer 1

【答案】Cl2+2e—=2Cl— 0.02 CO2+2H++2e-=CO+H2O CO2+H2S=CO+H2O+S 酸性 6.4 14.4

【解析】

（1）根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，Ag失电子作负极失电子生成AgCl，氯气在正极上得电子生成氯离子，电极反应式为Cl2+2e-═2Cl-；

(2) 根据示意图可知， ZnO@石墨烯作阴极，CO2被还原生成CO；石墨烯失电子作阳极，阳极Fe2+失电子生成Fe3+，Fe3+继续与H2S反应生成Fe2+与S，故协同转化总反应为CO2+H2S=

CO+H2O+S，且阳极的电势高；Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性条件下存在；

（3）电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时，阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应生成电极反应式为PbO2+2e-+ +4H++SO42-= PbSO4+ 2H2O；

（4）根据图知，电解槽右边部分N元素化合价由+5价变为0价，所以硝酸根离子发生还原反应，则Ag-Pt电极为阴极、Pt电极为阳极，阴极的电极反应式为2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O，阳极的电极反应式为2H2O-4e-═4H++O2↑。

（1）①根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，氯气在正极上得电子生成氯离子，电极反应式为Cl2+2e-═2Cl-，故答案为：Cl2+2e-═2Cl-；

②放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧的电极放电产生0.01 mol Ag＋，与电解质中的0.01 mol Cl－结合生成AgCl沉淀，同时约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故答案为：0.02；

（2）石墨烯失电子作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，CO2被还原生成CO，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O；石墨烯失电子作阳极，阳极Fe2+失电子生成Fe3+，Fe3+继续与H2S反应生成Fe2+与S，故协同转化总反应为CO2+H2S=CO+H2O+S，Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性条件下存在，故答案为：CO2+2H++2e-=CO+H2O；CO2+H2S=CO+H2O+S；酸性；

（3）电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时，阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，23.9g PbO2的物质的量为0.1mol，反应转移的电子数目为0.2mol，蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应生成电极反应式为PbO2+2e-+ +4H++SO42-= PbSO4+ 2H2O，由电极反应式可知，当PbO2得到2mol电子时，正极增重64g，则反应转移的电子数目为0.2mol，正极增重6.4g，故答案为：6.4；

（4）转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极的电极反应式为2NO3-+6H++10e-=N2↑+6OH-，转移2mol电子，阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，故答案为：14.4。