Question

13．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施．
（1）含氰废水中的CN^-有剧毒．
①CN-中C元素显+2价，N元素显-3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是C和N的原子电子层数相同（同周期），核电荷数C小于N，原子半径C大于N，吸引电子能力C弱于N
②在微生物的作用下，CN-能够被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃，该反应的离子方程式为2CN^-+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO₃^-+2NH₃．
（2）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以利用微生物电池除去，其原理如图1所示．

①B是电池的负 极（填“正”或“负”）；
②A极的电极反应式为Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图2所示（图中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根离子）．
①阳极的电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极OH^-放电，c（H⁺）增大，H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大
③电解过程中，采取一定措施可控制阳极室pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH^-可忽略不计．
400mL 10g•g•L^-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g•g•L^-1（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H₂在标准状况下的体积约为6.72L．（乳酸的摩尔质量为90g•mol-1）

Answer 1

分析 （1）①根据元素周期律结合原子半径的大小和得电子能力大小来判断；
②根据信息：CN^-能够被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃来书写方程式；
（2）①根据原电池中阳离子的移动方向确定正负极；
②根据电解池的工作原理结合电极反应来回答判断；
（3）①阳极上氢氧根离子失电子生成氧气；
②根据电解池中离子的移动以及发生的反应H⁺+A^-═HA判断；
③根据电极反应式结合原子守恒来计算．

解答 解：（1）①C和N是第二周期元素的原子，它们的原子电子层数相同（同周期），但是核电荷数C小于N，所以原子半径C大于N，即吸引电子能力C弱于N，所以C、N形成的化合物共用电子对偏向N原子，N元素显负价，
故答案为：C和N的原子电子层数相同（同周期），核电荷数C小于N，原子半径C大于N，吸引电子能力C弱于N；
②CN^-能够被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃得出方程式为：2CN^-+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO₃^-+2NH₃，
故答案为：2CN^-+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO₃^-+2NH₃；
（2）①原电池中氢离子的移动方向是从负极流向正极，所以B是电池的负极，
故答案为：负；
②A是正极，正极上发生得电子的还原反应：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，
故答案为：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-；
（3）①阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在电解池的阳极上是OH^-放电，所以c（H⁺）增大，并且H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，这样：H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大，
故答案为：阳极OH^-放电，c（H⁺）增大，H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大；
③在阳极上发生电极反应：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极上发生电极反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，根据电极反应方程式，则有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根据差值法，乳酸的浓度变化量是$\frac{145g•{L}^{-1}-10g•{L}^{-1}}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物质的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以产生氢气是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案为：6.72．

点评 本题涉及电解池和原电池的工作原理以及应用的考查，注意知识的迁移和应用，难度中等，明确原电池和电解池中电极反应时解题的关键，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．