Question

【題目】隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題。

（1）汽車尾氣的大量排放是造成空氣污染的重要因素之一，發(fā)展燃料電池汽車可以有效地解決上述問題。直接甲醇燃料電池(DMFC)不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2～3倍，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，c處通入的物質(zhì)為為______，外電路中電子從______到______(填“A”或“B”)移動，寫出電池負極的電極反應(yīng)方程式______________

（2）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72－，會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法。該法用Fe做電極電解含Cr2O72－的酸性廢水，電解時，在陰極上有大量氣泡生成，并產(chǎn)生Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。

①反應(yīng)中，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為_________ mol。

②常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=10-12(mol/L)4，當Cr3＋濃度小于mol時可認為完全沉淀，電解完全后，測得溶液的pH=6，則該溶液過濾后為___________（填“能”或“否”）直接排放。

（3）含氨廢水易引發(fā)水體富營養(yǎng)化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固體，溶液中________（填“增大”“減小”或“不變”）；時，NH3H2O的電離平衡常數(shù)Kb=1.8×10-5mol/L，該溫度下,1mol的NH4Cl溶液中c(H+)=_______mol/L。(已知)

Answer 1

【答案】O2 A B CH3OH—6e+H2O=CO2+6H+ 12 能 不變 2.36×10-5

【解析】

（1）由氫離子的定向移動可知A為原電池的負極，B為原電池的正極，則a通入甲醇，c通入氧氣；

（2）①亞鐵離子會和Cr2O72-的酸性廢水反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，結(jié)合電極方程式Fe-2e-═Fe2+計算；

②根據(jù)溶度積計算；

（3）為NH3H2O電離平衡常數(shù)的倒數(shù)，溫度不變，常數(shù)不變，NH4Cl溶液中存在NH4++H2ONH3H2O+H+，結(jié)合NH3H2O電離平衡常數(shù)以及Kw計算。

（1）電池內(nèi)部陽離子向正極移動，根據(jù)題目所給示意圖，H+向電解B移動，則電極B為正極，所以C處通入的物質(zhì)為O2；外電路電子從負極向正極移動，所以從A到B移動；根據(jù)示意圖可知電解液中含H+，負極上甲醇失去電子生成CO2和H+，所以電極方程式為：CH3OH—6e+H2O=CO2+6H+；

（2）①處理鉻污染的原理是Fe做陽極發(fā)生反應(yīng)：Fe—2e=Fe2+，Cr2O72氧化Fe2+，Cr2O72被還原為Cr3+，根據(jù)化合價的變化，對應(yīng)關(guān)系為：Cr2O72~ 6Fe2+~6Fe，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，陽極反應(yīng)的Fe為6mol，外電路通過電子的物質(zhì)的量為12mol；

②溶液的pH=6，則c（OH）=10-8molL1，帶入溶度積公式可得：c（Cr3+）×（10-8molL1）3=10-32(molL1)4，解得c（Cr3+）=10-8molL1< 10-5molL1，能直接排放；

（3）為NH4+水解平衡常數(shù)的倒數(shù)，NH4Cl溶液中加入少量NaOH，平衡常數(shù)不變，則該比值不變；根據(jù)鹽類的水解與弱電解質(zhì)電離的關(guān)系，水解平衡常數(shù)Kh= ==5.56×10-10molL1，則=5.56×10-10molL1，因為c(NH3H2O)≈c(H+)，c(NH4+)≈1molL1，帶入計算式可得c(H+)=2.36×10-5molL1。