Question

13．對工業(yè)廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施．
（1）含氰廢水中的CN^-有劇毒．
①CN-中C元素顯+2價，N元素顯-3價，用原子結(jié)構(gòu)解釋N元素顯負(fù)價的原因是C和N的原子電子層數(shù)相同（同周期），核電荷數(shù)C小于N，原子半徑C大于N，吸引電子能力C弱于N
②在微生物的作用下，CN-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃，該反應(yīng)的離子方程式為2CN^-+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO₃^-+2NH₃．
（2）含乙酸鈉和對氯酚（）的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如圖1所示．

①B是電池的負(fù) 極（填“正”或“負(fù)”）；
②A極的電極反應(yīng)式為Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-
（3）電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時得到乳酸的原理如圖2所示（圖中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根離子）．
①陽極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大
③電解過程中，采取一定措施可控制陽極室pH約為6-8，此時進入濃縮室的OH^-可忽略不計．
400mL 10g•g•L^-1乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為145g•g•L^-1（溶液體積變化忽略不計），陰極上產(chǎn)生的H₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為6.72L．（乳酸的摩爾質(zhì)量為90g•mol-1）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)元素周期律結(jié)合原子半徑的大小和得電子能力大小來判斷；
②根據(jù)信息：CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃來書寫方程式；
（2）①根據(jù)原電池中陽離子的移動方向確定正負(fù)極；
②根據(jù)電解池的工作原理結(jié)合電極反應(yīng)來回答判斷；
（3）①陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣；
②根據(jù)電解池中離子的移動以及發(fā)生的反應(yīng)H⁺+A^-═HA判斷；
③根據(jù)電極反應(yīng)式結(jié)合原子守恒來計算．

解答 解：（1）①C和N是第二周期元素的原子，它們的原子電子層數(shù)相同（同周期），但是核電荷數(shù)C小于N，所以原子半徑C大于N，即吸引電子能力C弱于N，所以C、N形成的化合物共用電子對偏向N原子，N元素顯負(fù)價，
故答案為：C和N的原子電子層數(shù)相同（同周期），核電荷數(shù)C小于N，原子半徑C大于N，吸引電子能力C弱于N；
②CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃得出方程式為：2CN^-+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO₃^-+2NH₃，
故答案為：2CN^-+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO₃^-+2NH₃；
（2）①原電池中氫離子的移動方向是從負(fù)極流向正極，所以B是電池的負(fù)極，
故答案為：負(fù)；
②A是正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，
故答案為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-；
（3）①陽極上是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在電解池的陽極上是OH^-放電，所以c（H⁺）增大，并且H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；根據(jù)電解原理，電解池中的陰離子移向陽極，即A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，這樣：H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大，
故答案為：陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大；
③在陽極上發(fā)生電極反應(yīng)：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極上發(fā)生電極反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)電極反應(yīng)方程式，則有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根據(jù)差值法，乳酸的濃度變化量是$\frac{145g•{L}^{-1}-10g•{L}^{-1}}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物質(zhì)的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以產(chǎn)生氫氣是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72．

點評 本題涉及電解池和原電池的工作原理以及應(yīng)用的考查，注意知識的遷移和應(yīng)用，難度中等，明確原電池和電解池中電極反應(yīng)時解題的關(guān)鍵，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計算能力．