Question

【题目】SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径．

（1）利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图1所示：

①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的为_________极(填“正”或“负”)。

②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为：___________________________。

（2）碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2的体积比为1∶1）直接做燃料，其工作原理如图2所示。

①电池总反应为____________________________________________。

②以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为21.6g，电解后溶液体积为2L，溶液的pH约为___________。

（3）某研究小组利用下列装置用N2O4生产新型硝化剂N2O5。

①现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。在该电极上同时还引入CO2的目的是__________________________。

②电解过程中，生成N2O5的电极反应方程式为_________________________________________。

Answer 1

【答案】 正 SO2+2H2O-2e-=SO42-+ 4H+ CO+H2+O2=CO2+H2O 1 氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子，保持熔融盐的成分不变 N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

【解析】(1)①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，故答案为：正；

②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故答案为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；

(2)①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，正极上是氧气得电子的还原反应，电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水，总反应方程式为：CO+H2+O2=CO2+H2O，故答案为：CO+H2+O2=CO2+H2O；

②电解足量的硝酸银溶液，阳极为氢氧根失电子生成氧气，阴极上发生反应：Ag++e-=Ag，产物的质量为21.6g即0.2mol，转移电子是0.2mol，在阳极上：4OH--4e-=2H2O+O2↑，产生氧气的物质的量是0.05mol，体积是1.12L，则消耗氢氧根的物质的量为0.2mol，则溶液中氢离子为0.2mol，c(H+)==0.1mol/L，所以溶液的pH为1，故答案为：1；

(3)①在正极上，氧气得电子生成的氧离子可以和二氧化碳结合为碳酸根离子，可以保持熔融盐的成分不变，故答案为：氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子；可以保持熔融盐的成分不变；

②N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价，因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，故答案为：N2O4+HNO3-2e-=2N2O5+2H+。