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Cr2O廢水，如下圖所示；電解過程中溶液發生反應：Cr2O＋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Ⅰ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NO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0.01 mol Cr2O，則電路中至少轉移了___________mol電子。

Answer 1

【答案】 負 NO2＋NO－e－===N2O5 石墨Ⅰ 1∶4 Fe－2e－===Fe2＋ 0.12

【解析】(1)甲池工作時，NO2轉變成N2O5，說明氮元素的化合價升高，石墨Ⅰ為負極，電極反應式為NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ為正極，故答案為：負；NO2+NO3--e-=N2O5；

(2)由于石墨Ⅰ為負極，原電池中陰離子向負極移動，根據得失電子守恒計算1molO2反應中轉移4mol電子，4molNO2轉變成N2O5，轉移4mol電子，相同狀況下氣體的體積比等于物質的量之比，故O2和NO2的體積比為1：4，故答案為：石墨Ⅰ；1：4；

(3)由于石墨Ⅰ為負極，故Fe(Ⅰ)為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，電極反應為Fe-2e-=Fe2+，故答案為：Fe-2e-=Fe2+；

(4) 根據Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，0.01molCr2O72-能夠氧化0.06mol Fe2＋，即電解過程中需要生成0.06mol Fe2＋，Fe(I)為陽極，電極反應式為Fe-2e-= Fe2＋，故轉移電子的物質的量為0.06mol×2= 0.12mol，故答案為：0.12。