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    工业废水中常含有一定量的Cr2O72-，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是一种行之有效的除去铬的方法之一．该法用Fe和石墨作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，最终将铬转化为Cr（OH）3沉淀，达到净化目的．某科研小组利用以上方法处理污水，设计了熔融盐电池和污水电解装置如图所示．
    （1）Fe电极为
     
    （填“M”或“N”）；电解时
     
    （填“能”或“不能”）否用Cu电极来代替Fe电极，理由是
     
    ．
    （2）阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是
     
    ；阴极附近的沉淀有
     
    ．
    （3）图中熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、CH4为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池．已知，该熔融盐电池的负极的电极反应是CH4-8e-+4CO32-═5CO2+2H2O，则正极的电极反应式为
     
    ．
    （4）实验过程中，若电解池阴极材料质量不变，产生4.48L（标准状况）气体时，熔融盐燃料电池消耗CH4的体积为
     
    L（标准状况）．
    （5）已知某含Cr2O72-的酸性工业废水中铬元素的含量为104.5mg?L-1，处理后铬元素最高允许排放浓度为0.5mg?L-1．处理该废水1 000m3并达到排放标准至少消耗铁的质量为
     
    kg．
    考点：原电池和电解池的工作原理
    专题：电化学专题
    分析：（1）实验原理：用Fe为电极进行电解生成Fe2+，作为还原剂还原Cr2O72-；
    （2）电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，根据电极反应产物结合溶液的环境来回答；
    （3）燃料电池中，正极发生的反应一定是氧气得电子的过程；
    （4）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的；
    （5）根据反应方程式14H++Cr2O72-+6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O计算即可．
    解答： 解：（1）该实验原理：用Fe为电极进行电解生成Fe2+，作为还原剂还原Cr2O72-，所以金属铁是阳极，不能用Cu电极来代替Fe电极，因阳极产生的Cu2+不能还原Cr2O72-，故答案为：M；因阳极产生的Cu2+不能还原Cr2O72-；
    （2）电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，根据阳离子移向阴极的原理，则阴极附近的沉淀有Cr（OH）3、Fe（OH）3，故答案为：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；有Cr（OH）3、Fe（OH）3；
    （3）①料电池中，正极反应一定是氧气的电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32- （或2O2+4CO2+8e-=4CO32-），故答案为：O2+2CO2+4e-=2CO32- （或2O2+4CO2+8e-=4CO32-）；        
    （4）阴极的电极反应为：2H++2e-=H2↑，阴极产生了4.48L（标准状况）即2mol的氢气产生，所以转移电子的物质的量为0.4mol，根据电池的负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，当转移0.4mol电子时，消耗CH4（标准状况）的物质的量是0.05mol，其体积V=nVm=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故答案为：1.12L．
    （5）m（Cr）=1000×1000×（104.5-0.5）=1.04×108mg=1.04×105g．
    则Cr的物质的量是2×103mol，设Fe为xmol．
    14H++Cr2O72-+6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O
                        6      2
                        x      2×103mol
    则
    6
    x
    =
    2
    103mol×2
    ，解得x=6×103mol，所以m（Fe）=n?M=336×103g=336kg，故答案为：336．
    点评：本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、和电化学知识等内容，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．分析时要根据题给信息，结合相关原理进行解答．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：

    已知A～I均为中学化学中的常见物质，它们之间的转化关系如图所示，其中A、D为金属单质，反应过程中需要或生成的水及其他部分产物已略去．请回答以下问题：

    （1）B和F分别是
     
    （填化学式）．
    （2）写出下列反应的化学方程式：
    ①A与B在高温下反应：
     
    ．
    ②H在空气中转变为I：
     
    ．
    （3）E溶液中所有离子浓度由大到小的顺序是
     
    ．
    （4）用离子反应方程式表示G溶液呈酸性的原因
     
    ；该反应的平衡常数为
     
    （已知常温下，H的溶度积常数KSP=8.0×10-16）

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：
    元素相关信息
    X组成蛋白质的基础元素，其最高正化合价与最低负化合价的代数和为2
    Y地壳中含量最高的元素
    Z存在质量数为23，中子数为11的核素
    W生活中大量使用其合金制品，工业上可用电解熔融氧化物的方法制备其单质
    R有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
    （1）W在元素周期表中的位置为
     
    ；   X、Z、W三种元素的原子半径从大到小的顺序是
     
     （用元素符号表示）．
    （2）X与氢两元素按原子数目比1：3和2：4构成分子A和B，A的电子式为
     
    ；B的结构式为
     
    ；化合物ZY中存在的化学键类型为
     
    ．
    （3）砷（As）是人体必需的微量元素，与X同一主族，As原子比X原子多两个电子层，则砷的原子序数为
     
    ，其最高价氧化物的化学式为
     
    ．该族2～4周期元素的气态氢化物的稳定性从大到小的顺序是
     
    （用化学式表示）．
    （4）用RCl3溶液腐蚀铜线路板的离子方程式为
     
    ．检验溶液中R3+常用的试剂是
     
    ，可以观察到的现象是
     
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    已知化学反应与数据关系如下表：
    化学反应平衡常数温度
    973K1173K
    ①Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）K11.472.15
    ②Fe（s）+H2O（g）?FeO（s）+H2（g）K22.381.67
    ③CO（g）+H2O（g）?CO2（s）+H2（g）K3？？
    请回答下列问题：
    （1）反应②是
     
    （填“吸热”或“放热”）反应．
    （2）写出反应①的平衡常数K1的表达式
     
    ．
    （3）根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=
     
    （用K1、K2表示）．
    （4）要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有
     
    （填写字母序号）．
    A．缩小反应容器的容积     
    B．扩大反应容器的容积     
    C．升高温度
    D．使用合适的催化剂            
    E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
    （5）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：

    ①可见反应在t1、t7时都达到了平衡，而t6、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t6时
     
    ； t8时
     
    ．
    ②在图中画出在t2时刻升温后t2到t4之间的逆反应速率曲线（t3时达到了平衡）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    氢能是最重要的新能源．储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一．
    （1）NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为
     
    ．
    （2）储氢还可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢．
    某温度下，向恒容容器中加入环已烷，其起始浓度为amol?L-1，平衡时苯的浓度为bmol?L-1，该反应的平衡常数K=
     

    （3）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）．
    ①导线中电子转移方向为
     
    ．（用A、D表示）
    ②生成目标产物的电极反应式为
     
    ．
    ③该储氢装置的电流效率η=
     
    ．（η=生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数×100%，计算结果保留小数点后1位．）

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    下列物质属于电解质的是（　　）
    A、饱和食盐水B、乙醇
    C、HClD、铁片

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    下列除杂质选用试剂和主要操作都正确的是（　　）
    选项物质杂质试剂主要操作
    ASiO2Fe2O3盐酸过滤
    BCO2COO2点燃
    CFeCl2溶液FeCl3Cu过滤
    DCH3CH2OHH2ONa蒸馏
    A、AB、BC、CD、D

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    苹果酸的结构简式为，下列说法正确的是（　　）
    A、HOOC-CH2-CH（OH）-COOH与苹果酸互为同分异构体
    B、1mol苹果酸可与3mol NaOH发生中和反应
    C、1mol苹果酸与足量金属Na反应生成生成1mol H2
    D、苹果酸在一定条件下能发生缩聚反应

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是（　　）
    A、蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质析出，虽再加水，也不再溶解
    B、人工合成的具有生命活力的蛋白质-结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的
    C、重金属盐能使蛋白质凝结，所以误食重金属盐会中毒
    D、浓硝酸溅在皮肤上，使皮肤呈黄色是由于浓硝酸和蛋白质发生了“颜色反应”

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