Question

【题目】随着我国工业化水平的不断发展，解决水、空气污染问题成为重要课题。

（1）汽车尾气的大量排放是造成空气污染的重要因素之一，发展燃料电池汽车可以有效地解决上述问题。直接甲醇燃料电池(DMFC)不会产生有害产物，能量转换效率比内燃机要高2～3倍，电池结构如图所示，c处通入的物质为为______，外电路中电子从______到______(填“A”或“B”)移动，写出电池负极的电极反应方程式______________

（2）工业废水中常含有一定量的Cr2O72－，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是处理铬污染的常用方法。该法用Fe做电极电解含Cr2O72－的酸性废水，电解时，在阴极上有大量气泡生成，并产生Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。

①反应中，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，外电路通过电子的物质的量为_________ mol。

②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-12(mol/L)4，当Cr3＋浓度小于mol时可认为完全沉淀，电解完全后，测得溶液的pH=6，则该溶液过滤后为___________（填“能”或“否”）直接排放。

（3）含氨废水易引发水体富营养化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体，溶液中________（填“增大”“减小”或“不变”）；时，NH3H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5mol/L，该温度下,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 不变 2.36×10-5

【解析】

（1）由氢离子的定向移动可知A为原电池的负极，B为原电池的正极，则a通入甲醇，c通入氧气；

（2）①亚铁离子会和Cr2O72-的酸性废水反应，发生反应的离子方程式是Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，结合电极方程式Fe-2e-═Fe2+计算；

②根据溶度积计算；

（3）为NH3H2O电离平衡常数的倒数，温度不变，常数不变，NH4Cl溶液中存在NH4++H2ONH3H2O+H+，结合NH3H2O电离平衡常数以及Kw计算。

（1）电池内部阳离子向正极移动，根据题目所给示意图，H+向电解B移动，则电极B为正极，所以C处通入的物质为O2；外电路电子从负极向正极移动，所以从A到B移动；根据示意图可知电解液中含H+，负极上甲醇失去电子生成CO2和H+，所以电极方程式为：CH3OH—6e+H2O=CO2+6H+；

（2）①处理铬污染的原理是Fe做阳极发生反应：Fe—2e=Fe2+，Cr2O72氧化Fe2+，Cr2O72被还原为Cr3+，根据化合价的变化，对应关系为：Cr2O72~ 6Fe2+~6Fe，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，阳极反应的Fe为6mol，外电路通过电子的物质的量为12mol；

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

（3）为NH4+水解平衡常数的倒数，NH4Cl溶液中加入少量NaOH，平衡常数不变，则该比值不变；根据盐类的水解与弱电解质电离的关系，水解平衡常数Kh= ==5.56×10-10molL1，则=5.56×10-10molL1，因为c(NH3H2O)≈c(H+)，c(NH4+)≈1molL1，带入计算式可得c(H+)=2.36×10-5molL1。