Question

18．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用．设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N₂O₅，装置图如下，下列说法不正确的是（　　）

• A． A是原电池，B是电解池
• B． 同温同压下，a电极消耗气体和d电极产生气体体积相等
• C． 当电路中通过2mole^-，A、B中各有2molH⁺通过隔膜，但移动方向相反
• D． c电极的电极反应方程式为：N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺

Answer 1

分析 A装置能自发的进行氧化还原是原电池装置，a极上二氧化硫失电子为负极，电极反应为：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，氢离子通过质子膜，b上氧气得电子为正极，电极反应为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
B属于电解池，与原电池的正极b相连的电极c为阳极，N₂O₄在阳极失电子生成N₂O₅，电极反应为：N₂O₄-2e^-+2HNO₃=2N₂O₅+2H⁺，d为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，据此分析解答．

解答 解：A．据分析可知A装置是原电池，B装置是电解池，故A正确；
B．a极上二氧化硫失电子发生氧化反应，电极反应为：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，d为阴极，氢离子在阴极得电子生成氢气，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，串联电路中转移电子守恒可知SO₂～2e^-～H₂，则a电极消耗气体和d电极产生气体体积在相同条件下相等，故B正确；
C．A装置中SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，则有关系式：SO₂～2e^-～4H⁺，B中N₂O₄-2e^-+2HNO₃=2N₂O₅+2H⁺，则有关系式：N₂O₄～2e^-～2H⁺，所以电子与氢离子的关系前者为1：2，后者为1：1，当电路中通过2mol e^-，A中负极有4molH⁺产生，阳离子向正极移动，即从左边迁移到右边；B中阳极有2molH⁺产生，阳离子向阴极移动，即从左边迁移到右边，故C错误；
D．c是阳极，d是阴极，阳极上N₂O₄放电生成N₂O₅，电极反应为N₂O₄-2e^-+2HNO₃=2N₂O₅+2H⁺，故D正确；
故选C．

点评 本题考查原电池和电解池工作原理，题目难度中等，根据是否自发进行氧化还原反应判断原电池和电解池，再结合各个电极上发生的电极反应分析解答，易错点是B装置中的无水硝酸在写电极反应式时不能拆，侧重考查学生分析能力和计算能力．