Question

（17分）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Cr₂O₇^2－，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Cr₂O₇^2－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(0H)₃沉淀。
①反应中，1molCr₂O₇^2－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，当Cr^3＋浓度小于10mol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”）；25时，NH₃?H₂O的电离平衡常数，该温度下,1mol的NH₄Cl溶液中

Answer 1

（17分）
（1）O₂（2分）  AB（2分） CH₃OH—6e?+H₂O=CO₂+6H⁺（3分）
（2）①12（3分） ②能（2分）
（3）不变（2分）  2.36×10^-5（3分）

试题分析：（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，1molCr₂O₇^2－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^-8mol?L?¹，带入溶度积公式可得：c（Cr³⁺）（10^-8mol?L?¹）³=10^-32(mol?L?¹)⁴，解得c（Cr³⁺）=10^-8mol?L?¹ < 10^-5mol?L?¹，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K_h=K_w/K_b=1.0×10^-14mol²/L²÷(1.8×10^-5mol?L?¹)=5.56×10^-10mol?L?¹，则c(NH₃?H₂O)?c(H⁺)/c(NH₄⁺)=5.56×10^-10mol?L?¹，因为c(NH₃?H₂O)≈c(H⁺)，c(NH₄⁺)≈1mol?L?¹，带入计算式可得c(H⁺)=2.36×10^-5mol?L?¹。