Question

【题目】利用电化学原理，将NO2、O2 和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水，如下图所示; 电解过程中溶液发生反应:Cr2O72-+ 6Fe2++ 14H+ = 2Cr3++ 6Fe3+ + 7H2O

（1）甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y 是N2O5，可循环使用。则石墨II 是电池的____极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为________________。

（2）工作时，甲池内的NO3-离子向__________极移动(填“石墨I”或“石墨II”)； 在相同条件下，消耗的 O2和NO2的体积比为________________。

（3）乙池中Fe( I)棒上发生的电极反应为___________________。

（4）若溶液中减少了0.01mol Cr2O72-，则电路中至少转移了___________________mol 电子。

（5）向完全还原为Cr3+的乙池工 业废水中滴加NaOH 溶液，可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr(OH)3 存在以下 溶解平衡:Cr(OH)3(s) = Cr3+(aq) + 3OH-(aq)，常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c(OH-)=1.0 ×10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH 应调至_____。比色卡对照即可。

Answer 1

【答案】 正 NO2＋NO3-－e-＝N2O5 石墨Ⅰ 1:4 Fe－2e-＝Fe2+ 0.12 5

【解析】试题分析：(1)石墨II电极通入氧气，氧气发生还原反应；石墨Ⅰ电极NO2被氧化为N2O5；（2）电池工作时，阴离子移向负极；电池总反应为 ，根据总反应分析消耗的 O2和NO2的体积比。（3）乙池中Fe(I)棒与电池正极相连，Fe(I)棒是电解池阳极；（4）根据 Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，溶液中减少了0.01molCr2O72-，Fe(I)棒需要生成0.06mol Fe2+；(5)根据Ksp Cr(OH)3计算c(Cr3+)降至10-5mol/L时，c(OH-)，再根据计算c(H+)；

解析：石墨II电极通入氧气，氧气发生还原反应，所以石墨II是电池的正极极；石墨Ⅰ电极NO2被氧化为N2O5，电极反应式为NO2＋NO3-－e-＝N2O5；（2）电池工作时，阴离子移向负极，所以甲池内的NO3-离子向石墨I极移动；电池总反应为 ，所以消耗的 O2和NO2的体积比1:4。（3）乙池中Fe(I)棒与电池正极相连，Fe(I)棒是电解池阳极，所以Fe(I)棒失电子发生氧化反应，Fe－2e-＝Fe2+；（4）根据 Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Cr元素化合价由+6降低为+3；溶液中减少了0.01molCr2O72-，Fe(I)棒需要生成0.06mol Fe2+，所以电路中至少转移了0.12mol电子；(5) c(Cr3+)降至10-5mol/L时，c(OH-)= ， c(H+)= ，所以PH=5；