Question

【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，装置如图所示：

①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的一极为________极。

②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为________________________________________________________________________。

③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则正极的电极反应式为________________________________________________________________________。

(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)直接作燃料，其工作原理如图所示。

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21.6 g，则阳极产生气体标准状况下体积为______ L。电解后溶液体积为2 L，溶液的pH约为________。

Answer 1

【答案】正SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+O2+4e-+4H+═2H2OCO+H2+O2=3CO2+H2O1.121

【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，电极反应式为CO+4e-+4H+=CH3OH；综上所述，本题答案是：正。

②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，二氧化硫和氧气、水反应生成硫酸，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+；综上所述，本题答案是：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。

③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸，正极发生还原反应，氧气得电子生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O；综上所述，本题答案是：O2+4e-+4H+═2H2O。

(2)①该燃料电池中，负极的气体按物质的量之比为1：1参与反应，则负极上一氧化碳、氢气失电子和正极氧气得电子两极反应生成二氧化碳和水，电极总反应为CO+H2+O2=3CO2+H2O；综上所述，本题答案是：CO+H2+O2=3CO2+H2O。

②电解硝酸银溶液阴极反应为Ag+e-=Ag，阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极生成21.6g银，其物质的量为21.6g÷108g/mol=0.2mol，转移电子0.2mol，根据电子守恒，阳极产生氧气0.05mol，标准状况下体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，电解后溶液生成H+为0.2mol，体积为2L，H+的物质的量浓度为0.1mol/L，溶液的PH=-lg0.1=1；综上所述，本题答案是：1.12，1。