题目内容
5.铁炭微电池在污水处理和环境修复等方面用途非常广泛,回答下列问题:(1)铁炭微电池中,铁为微电池的负(填“正”或“负”)极,该极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+.铁炭微电池还原酸性水体中的硝酸盐(NO3-),NO3-在碳表面还原为NH4+的电极反应式为NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O.
(2)铁炭微电池可用于处理电镀废水,脱除水体中的六价铬,最终形成Cr(OH)3沉淀.
①六价铬在溶液存在Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+的平衡,则该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c{\;}^{2}(H{\;}^{+})c{\;}^{2}(CrO{\;}_{4}{\;}^{2-})}{c(Cr{\;}_{2}O{{\;}_{7}}^{2-})}$
②已知常温时,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31,Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,反应Fe3++Cr(OH)3?Fe(OH)3+Cr3+的平衡常数为8×106.
分析 (1)铁炭微电池中,铁失电子发生氧化反应为负极,NO3-得电子发生还原反应生成NH4+;
(2)①化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值;
②根据反应Fe3++Cr(OH)3?Fe(OH)3+Cr3+的平衡常数K=$\frac{c(Cr{\;}^{3+})}{c(Fe{\;}^{3+})}$结合Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31,Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38计算.
解答 解:(1)铁炭微电池中,铁失电子发生氧化反应为负极,反应式为:Fe-2e-=Fe2+,NO3-得电子发生还原反应生成NH4+,电极反应式为NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O,故答案为:负;Fe-2e-=Fe2+;NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O;
(2)①化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,所以该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c{\;}^{2}(H{\;}^{+})c{\;}^{2}(CrO{\;}_{4}{\;}^{2-})}{c(Cr{\;}_{2}O{{\;}_{7}}^{2-})}$,故答案为:$\frac{c{\;}^{2}(H{\;}^{+})c{\;}^{2}(CrO{\;}_{4}{\;}^{2-})}{c(Cr{\;}_{2}O{{\;}_{7}}^{2-})}$;
②反应Fe3++Cr(OH)3?Fe(OH)3+Cr3+的平衡常数K=$\frac{c(Cr{\;}^{3+})}{c(Fe{\;}^{3+})}$=$\frac{K{\;}_{sp}[Cr(OH){\;}_{3}]}{K{\;}_{sp}[Fe(OH){\;}_{3}]}$=$\frac{6.4×10{\;}^{-31}}{8.0×10{\;}^{-38}}$=8×106,故答案为:8×106.
点评 本题考查学生原电池电极方程式的书写、化学平衡常数及其计算知识,注意知识的迁移应用是关键,难度中等.
| A. | v(C)=0.5mol/(L•min) | |
| B. | x=3 | |
| C. | B的转化率为25% | |
| D. | 若使用催化剂可以缩短达到平衡的时间,但A转化率不变 |
| A. | 铁粉作袋装食品的抗氧化剂 | B. | 二氧化硫作纸浆的漂白剂 | ||
| C. | 氢氟酸作普通玻璃的刻蚀剂 | D. | 有机溶剂作食用油的萃取剂 |
| A. | 当b>2a时,发生的离子反应为:CO32-+2H+=H2O+CO2↑ | |
| B. | 当b<a时,发生的离子反应为:CO32-+H+=HCO3- | |
| C. | 当4a=3b时,发生的离子反应为:3CO32-+4H+=2HCO3-+CO2↑+H2O | |
| D. | 当a<b<2a时,反应生成的HCO3-与CO2的物质的量之比为(b-a):(2b-a) |
| A. | 向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液:2H++SO32-═SO2↑+H2O | |
| B. | 向Al2(SO4)3溶液中加入过量的NaOH溶液:Al3++3OH-═Al(OH)3↓ | |
| C. | 向0.1mol/L pH=1的KHA溶液中加入KOH溶液:H++OH-═H2O | |
| D. | 用高锰酸钾标准溶液滴定草酸:2MnO4-+16H++5C2O42-═2Mn2++10CO2↑+8H2O |
| 实验编号 | 反应条件 | 时间 | NO/mol | Cl2/mol | NOCl/mol |
| 实验① | T、恒容 | 初始 | 0.2 | 0.1 | 0 |
| 10 min | 0.05 | 0.025 | |||
| 12 min | 0.15 | ||||
| 实验② | T、恒压 | 初始 | 0.2 | 0.1 | 0 |
| A. | 实验①中,0~10min内,v(NOCl)=7.5×10-3 mol•L-1•min-1 | |
| B. | 平衡时若升高温度,达到新平衡时K=400,则该反应△H>0 | |
| C. | 平衡时实验②比实验①的Cl2转化率大 | |
| D. | 若实验①起始只充入0.4molNOCl,则平衡时NOCl浓度大于0.15mol•L-1 |