Question

【題目】電化學(xué)在生產(chǎn)生活中都具有重要的作用和意義:

（1）圖為綠色電源“二甲醚(CH3OCH3)燃料電池”的工作原理示意圖:該電池的負(fù)極反應(yīng)式為:_________，若串聯(lián)該燃料電池來(lái)電解硫酸鈉溶液,消耗4.6g二甲醚后總共可在電解池兩極收集到13.44L(標(biāo)況)氣體,該套裝置的能量利用率為___________.(保留三位有效數(shù)字)

（2）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_______。電解后，____室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。

（3）二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑，答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉）為原料，通過(guò)以下過(guò)程制備ClO2：電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。溶液X中大量存在的陰離子有___。

（4）測(cè)定混合氣中ClO2的含量：

Ⅰ．在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50 mL水溶解后，再加入 3 mL稀硫酸. 將一定量的混合氣體通入混合溶液中充分吸收, 發(fā)生反應(yīng): 2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O.

Ⅱ．用0.1000 mol·L-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-)，以淀粉溶液為指示劑顯示終點(diǎn)時(shí)共用去20.00 mL硫代硫酸鈉溶液。

①滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是______, 測(cè)得混合氣中ClO2的質(zhì)量為______ g。

②測(cè)定混合氣中ClO2的含量的操作中可能使測(cè)定結(jié)果偏低的是____(填字母)。

A．滴定管未潤(rùn)洗就直接注入硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液

B．錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒(méi)有干燥

C．滴定管讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，開(kāi)始仰視讀數(shù)，滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù)

Answer 1

【答案】CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ 66.7% 2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O a NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3 Cl-、OH- 溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變 0.02700 C

【解析】

（1）燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，負(fù)極上二甲醚失電子生成二氧化碳和氫離子，則負(fù)極的電極方程式為：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+；電解硫酸鈉溶液兩級(jí)生成氫氣和氧氣，若兩極收集到13.44L(標(biāo)況)氣體，生成氣體的物質(zhì)的量為=0.6mol，生成的氫氣和氧氣的體積比為2：1，則陰極產(chǎn)生0.4mol氫氣，陽(yáng)極產(chǎn)生0.2mol氧氣，電路中轉(zhuǎn)移電子為0.2mol×4=0.8mol，由燃料電池電極反應(yīng)CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+可知，消耗4.6g二甲醚轉(zhuǎn)移電子為=1.2mol，所以該套裝置的能量利用率為×100%=66.7%，故答案為：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，66.7%。

（2）陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陽(yáng)極區(qū)是稀硫酸，氫氧根放電，則電極方程式為：2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O，陽(yáng)極區(qū)氫離子增大，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸氫鈉，陰極是氫離子放電，氫氧根濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，所以電解后a室總亞硫酸氫鈉的濃度增大，故答案為：2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O，a。

（3）由電解產(chǎn)物有H2和NCl3，可得出電解方程式為：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3，向反應(yīng)后的NCl3的溶液中加入NaClO2溶液，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生ClO2、NH3和溶液X，根據(jù)反應(yīng)NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，故溶液X中大量存在的陰離子有Cl-、OH-，故答案為：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3；Cl-、OH-。

（4）①由于碘單質(zhì)與淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色，因此在V中加入的指示劑通常為淀粉溶液；在用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定前溶液中存在I2，溶液為藍(lán)色，隨著溶液的滴定，溶液中c(I2)逐漸減小，溶液的顏色逐漸變淺，當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏稳芤褐�，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，半分鐘內(nèi)不褪色，就證明達(dá)到了達(dá)到終點(diǎn)。因此至終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變；④根據(jù)反應(yīng)方程式：2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O；I2+2S2O32－＝2I－+S4O62－可得關(guān)系式：2ClO2—5I2—10S2O32－；n(S2O32－)=0.1000mol·L-1×0.02L=0.002mol，則n(ClO2)=2/10×0.002mol=0.0004mol，測(cè)得混合氣中ClO2的質(zhì)量為m(ClO2)=0.0004mol×67.5g/mol=0.02700g，故答案為：溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變；0.02700。

②A.滴定管未潤(rùn)洗就直接注入硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液，將會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液濃度變小，導(dǎo)致V(標(biāo)準(zhǔn))偏大，根據(jù)c(待測(cè))=可以知道，滴定時(shí)，消耗的標(biāo)準(zhǔn)液偏多，使所測(cè)ClO2的含量偏高，故A不選；

B.錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒(méi)有干燥，待測(cè)液的物質(zhì)的量不變，對(duì)V(標(biāo)準(zhǔn))無(wú)影響，根據(jù)c(待測(cè))=可以知道，對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)影響，故B不選；

C.滴定管讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，開(kāi)始仰視讀數(shù)，滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù)，造成V(標(biāo)準(zhǔn))偏小，根據(jù)c(待測(cè))=可以知道，測(cè)定結(jié)果偏低，故C選。

故答案為：C。