题目内容
【题目】SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径.
(1)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料,装置如图1所示:
①若A为CO,B为H2,C为CH3OH,则通入CO的为_________极(填“正”或“负”)。
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极的电极反应式为:___________________________。
(2)碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接做燃料,其工作原理如图2所示。
①电池总反应为____________________________________________。
②以此电源电解足量的硝酸银溶液,若阴极产物的质量为21.6g,电解后溶液体积为2L,溶液的pH约为___________。
(3)某研究小组利用下列装置用N2O4生产新型硝化剂N2O5。
①现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备N2O5,装置如图所示,其中Y为CO2。在该电极上同时还引入CO2的目的是__________________________。
②电解过程中,生成N2O5的电极反应方程式为_________________________________________。
【答案】 正 SO2+2H2O-2e-=SO42-+ 4H+ CO+H2+O2=CO2+H2O 1 氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子,保持熔融盐的成分不变 N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
【解析】(1)①燃料电池中,通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极,该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价,所以CO是氧化剂,则通入CO的电极为正极,故答案为:正;
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子,电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,故答案为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;
(2)①该燃料电池中,负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水,正极上是氧气得电子的还原反应,电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水,总反应方程式为:CO+H2+O2=CO2+H2O,故答案为:CO+H2+O2=CO2+H2O;
②电解足量的硝酸银溶液,阳极为氢氧根失电子生成氧气,阴极上发生反应:Ag++e-=Ag,产物的质量为21.6g即0.2mol,转移电子是0.2mol,在阳极上:4OH--4e-=2H2O+O2↑,产生氧气的物质的量是0.05mol,体积是1.12L,则消耗氢氧根的物质的量为0.2mol,则溶液中氢离子为0.2mol,c(H+)==0.1mol/L,所以溶液的pH为1,故答案为:1;
(3)①在正极上,氧气得电子生成的氧离子可以和二氧化碳结合为碳酸根离子,可以保持熔融盐的成分不变,故答案为:氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子;可以保持熔融盐的成分不变;
②N2O5中氮元素的化合价是+5价,而硝酸中氮元素也是+5价,因此应该在左侧生成N2O5,即在阳极区域生成,据电极反应离子放电顺序可知:阴极发生2H++2e-=H2↑的反应,则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,故答案为:N2O4+HNO3-2e-=2N2O5+2H+。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)