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(14分)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a ；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则电解池中X极上的电极反应为                  ，在X极附近观察到的现象是：                          ；Y电极上的电极反应式是                           。
(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是                  ，电极反应式是                      ，Y电极的材料是                    ，电极反应式是                                。

(1)2H++2e-=H2↑  有气泡，溶液变红；2Cl-—2e-=Cl2↑ (2)纯铜  Cu2++2e-=Cu  粗铜   Cu-2e-=Cu2+

解析

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(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。

Ⅰ．每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图1所示。

(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式       。

 (2)以石墨做电极电解饱和食盐水，如下图2所示。电解开始后在       的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为        (保留两位有效数字，NA取6.02×1023)。

Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大，废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。

(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2。请用离子方程式说明上述除杂的原理       。

（2）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。

①氧化还原过程的离子方程式为       。

②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32 mol4·L－4，溶液的pH至少为       ，才能使Cr3+沉淀完全。

③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L－1的废水，需用绿矾的质量为       kg。（写出主要计算过程）

 

(14 分)过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂，在工业生产中有着重要的用途。

（1）据报道以硼氢化合物NaBH4（B的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如右图所示。该电池放电时正极的电极反应式为：                      ；

以MnO2做正极材料，可能是因为                。

（2）火箭发射常以液态肼（N2H4）为燃料，液态过氧化氢

为助燃剂。已知：

N2H4(g) + O2(g) ＝ N2(g) + 2H2O(g) △H =" –" 534 kJ·mol-1

H2O2(l) = H2O(l) + 1/2O2(g)  △H =" –" 98.64 kJ·mol-1

H2O(l) = H2O(g)  △H=" +" 44kJ·mol-1

则反应N2H4(g) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(g) 的△H=         。

（3）O3 可由臭氧发生器（原理如右图所示）电解稀硫酸制得。

②  图中阴极为      （填“A”或“B”）。

②若C处通入O 2，则A极的电极反应式为：      。

③若C处不通入O 2 ，D、E处分别收集到15.68L和有6.72L气体（标准状况下），则E处收集的气体中O2和O3的体积之比为           （忽略 O 3 的分解）。

（4）新型O3氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO2脱除效果显著，锅炉烟气中的NOx以上是以NO形式存在的，可发生反应NO(g）+ O3 (g) NO2(g)+ O2 (g)。在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应 ，正反应速率随时间变化的示意图（如下图）所示。由图可得出的正确说法是             

a．反应在c点达到平衡状态

b．反应物浓度：b点小于c点

c．该反应为放热反应

d．Δt1＝Δt2时，NO的转化量：a～b段小于b～c段

 

(14分) (1) 2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如下图所示。

①请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。

②以石墨电极电解饱和食盐水，电解开始后在______________的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为__________________(保留两位有效数字)。

(2)工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2，Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2。

请用离子方程式说明上述除杂的原理___________________________________________。

(3)工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水， 用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。

①氧化还原过程的离子方程式为______________________________________________。

②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp =1×10—32 mol4•L-4，溶液的pH至少为____，才能使Cr3+沉淀完全。

③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L—1的废水，需用绿矾的质量为        kg。（保留主要计算过程）

 

(14分)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a ；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则电解池中X极上的电极反应为                   ，在X极附近观察到的现象是 ：                           ；Y电极上的电极反应式是                            。

(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是                   ，电极反应式是                       ，Y电极的材料是                     ，电极反应式是                                 。

 

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