Question

【題目】利用電化學原理，將NO2、O2 和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業電解法來處理含Cr2O72-廢水，如下圖所示; 電解過程中溶液發生反應:Cr2O72-+ 6Fe2++ 14H+ = 2Cr3++ 6Fe3+ + 7H2O

（1）甲池工作時，NO2轉變成綠色硝化劑Y，Y 是N2O5，可循環使用。則石墨II 是電池的____極；石墨Ⅰ附近發生的電極反應式為________________。

（2）工作時，甲池內的NO3-離子向__________極移動(填“石墨I”或“石墨II”)； 在相同條件下，消耗的 O2和NO2的體積比為________________。

（3）乙池中Fe( I)棒上發生的電極反應為___________________。

（4）若溶液中減少了0.01mol Cr2O72-，則電路中至少轉移了___________________mol 電子。

（5）向完全還原為Cr3+的乙池工 業廢水中滴加NaOH 溶液，可將鉻以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr(OH)3 存在以下 溶解平衡:Cr(OH)3(s) = Cr3+(aq) + 3OH-(aq)，常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)·c(OH-)=1.0 ×10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH 應調至_____。比色卡對照即可。

Answer 1

【答案】 正 NO2＋NO3-－e-＝N2O5 石墨Ⅰ 1:4 Fe－2e-＝Fe2+ 0.12 5

【解析】試題分析：(1)石墨II電極通入氧氣，氧氣發生還原反應；石墨Ⅰ電極NO2被氧化為N2O5；（2）電池工作時，陰離子移向負極；電池總反應為 ，根據總反應分析消耗的 O2和NO2的體積比。（3）乙池中Fe(I)棒與電池正極相連，Fe(I)棒是電解池陽極；（4）根據 Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，溶液中減少了0.01molCr2O72-，Fe(I)棒需要生成0.06mol Fe2+；(5)根據Ksp Cr(OH)3計算c(Cr3+)降至10-5mol/L時，c(OH-)，再根據計算c(H+)；

解析：石墨II電極通入氧氣，氧氣發生還原反應，所以石墨II是電池的正極極；石墨Ⅰ電極NO2被氧化為N2O5，電極反應式為NO2＋NO3-－e-＝N2O5；（2）電池工作時，陰離子移向負極，所以甲池內的NO3-離子向石墨I極移動；電池總反應為 ，所以消耗的 O2和NO2的體積比1:4。（3）乙池中Fe(I)棒與電池正極相連，Fe(I)棒是電解池陽極，所以Fe(I)棒失電子發生氧化反應，Fe－2e-＝Fe2+；（4）根據 Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Cr元素化合價由+6降低為+3；溶液中減少了0.01molCr2O72-，Fe(I)棒需要生成0.06mol Fe2+，所以電路中至少轉移了0.12mol電子；(5) c(Cr3+)降至10-5mol/L時，c(OH-)= ， c(H+)= ，所以PH=5；