Question

18．電化學原理常應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、對工業(yè)廢水和生活污水進行處理．
（1）對工業(yè)廢水進行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施之一，含氰廢水中的CN^-有劇毒．
①CN^-中碳元素顯+2價，則非金屬性N＞C（填＜，=或＞）
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）某研究性學習小組模擬工業(yè)生產(chǎn)，將下列裝置如圖1連接，C、D、E、X、Y 都是石墨，F(xiàn)是鐵，丙是模擬精煉銅．將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色．試回答下列問題：
①電源 B 極的名稱是負極
②甲裝置中電解反應(yīng)的總化學方程式是：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄                        _．
③通電一段時間后，丙中原電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度將變�。ㄌ睢白兇蟆�、“變小”或“不變”）．
④裝置丁中的現(xiàn)象是Y極附近溶液顏色變深．
（3）對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．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）．陽極的電極反應(yīng)式為Y極附近溶液顏色變深．
②電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6-8，此時進入濃縮室的OH^-可忽略不計．400mL 10g•L^-1乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為145g•L^-1（溶液體積變化忽略不計），陰極上產(chǎn)生的H₂在標準狀況下的體積約為6.72L．（乳酸的摩爾質(zhì)量為90g•mol^-1）

Answer 1

分析 （1）①同周期元素從左至右核電荷數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸減小非金屬性增強；
②CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃，根據(jù)所給反應(yīng)物和生成物判斷應(yīng)有水參與；
（2）①電解飽和食鹽水時，陰極電極反應(yīng)2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺放電破壞了水的電離平衡，使溶液中的c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性，使酚酞呈紅色，所以F極為陰極，據(jù)此回答；
②電解硫酸銅生成氧氣和硫酸、銅；
③精煉銅時，粗銅作陽極，粗銅有雜質(zhì)，其中有的雜質(zhì)比Cu先失電子；
④膠體有電泳現(xiàn)象，F(xiàn)e（OH）₃膠體中膠粒帶正電；
（3）在反應(yīng)過程乳酸根離子結(jié)合的H+離子的個數(shù)與反應(yīng)過程中放電的H⁺或OH^-的個數(shù)相等，所以n（H₂）=0.5n（乳酸），據(jù)此計算．

解答 解：（1）①C和N同周期，C在N的左邊．同周期元素從左至右核電荷數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸減小，核對最外層電子的引力逐漸減弱，非金屬性N＞C；故答案為：＞；
②CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃，根據(jù)所給反應(yīng)物和生成物判斷應(yīng)有水參與，該反應(yīng)的離子方程式為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電解飽和食鹽水時，陰極電極反應(yīng)2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺放電破壞了水的電離平衡，使溶液中的c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性，使酚酞呈紅色，所以F極為陰極，對應(yīng)的外電源B極為負極，A極為正極；故答案為：負極；
②電解硫酸銅生成氧氣和硫酸、銅，即總反應(yīng)：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
③精煉銅時，粗銅作陽極，粗銅有雜質(zhì)，其中有的雜質(zhì)比Cu先失電子，導致此時溶液中的Cu+濃度下降，等變成Cu失電子時，Cu²⁺濃度就不再變化了；④膠體有電泳現(xiàn)象，F(xiàn)e（OH）₃膠體中膠粒帶正電，故膠粒向外電源負極B方向移動，即Y極附近紅褐色變深．故答案為：變��；
④裝置丁會發(fā)生膠體的電泳現(xiàn)象，氫氧化鐵膠體中的膠粒帶正點，會移向陰極，即Y極附近溶液顏色變深，故答案為：Y極附近溶液顏色變深；
（3）反應(yīng)過程中產(chǎn)生的乳酸的質(zhì)量是0.400 L（145g/L-10g/L）=54g．則乳酸的物質(zhì)的量是$\frac{54g}{90g/mol}$=0.6mol；因為在反應(yīng)過程乳酸根離子結(jié)合的H+離子的個數(shù)與反應(yīng)過程中放電的H⁺或OH^-的個數(shù)相等，所以n（H₂）=$\frac{1}{2}$n（乳酸）=0.3mol，其在標準狀況下體積是0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72．

點評 本題考查學生電解池的工作原理自己電極反應(yīng)式的書寫和反應(yīng)現(xiàn)象的判斷知識，注意知識的遷移應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．