题目内容

20．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用．有人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．X是原电池，能够生产硫酸．Y是电解池，能够生产N2O5
B．c电极的电极反应方程式为：N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
C．当电路中通过2mol e-，X、Y中各有1molH+从左边迁移到右边
D．为保证X中硫酸的质量分数不变，则加入的n（so2）：n（H2O）=1：7.4

分析 （A）由图可知：X装置能自发的进行氧化还原反应且没有外接电源，所以X是原电池，总反应为2SO2+2H2O+O2=2H2SO4，所以产生硫酸，二氧化硫的电极失电子发生氧化反应，为负极，则b为正极，Y属于电解池，与电源的正极b相连的电极c为阳极，N2O4在阳极失电子生成N2O5；
（B）c是阳极，d是阴极，阳极上N2O4放电生成N2O5；
（C）根据电极反应式得出转移电子的物质的量与氢离子的关系，再从离子在溶液中的移动方向判断；
（D）X装置中，SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+，根据关系式计算，注意硫酸的浓度不变．

解答 解：（A）X装置能自发的进行氧化还原反应且没有外接电源，所以X是原电池，总反应为2SO2+2H2O+O2=2H2SO4，所以产生硫酸，通入二氧化硫的电极失电子发生氧化反应，为负极，则b为正极，Y属于电解池，与电源的正极b相连的电极c为阳极，N2O4在阳极失电子生成N2O5，故A正确；
（B）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B正确；
（C）X装置中SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+，则有关系式：SO2～2e-～4H+，Y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-，X中负极有4molH+产生，阳离子向正极移动，即从左边迁移到右边；Y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）X装置中，SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+，当有1molSO2反应，消耗水2mol，生成硫酸的质量为：1mol×98g/mol=98g，消耗水的质量为：2mol×18g/mol=36g，设通入xmolH2O，则有：$\frac{98g}{98g+x×18g•mo{l}^{-1}-36g}$×100%=50%，解得x=7.4，则加入的n（so2）：n（H2O）=1：7.4，故D正确；
故选C．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，根据是否自发进行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，难点是电极反应式的书写，最后的计算很容易出错，要注意质子膜只能让氢离子通过，而水分子不能通过，所以不能用总反应式解题，否则得到的比例关系是1：6.4，题目有一定的难度．

练习册系列答案
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主要试剂和产品的物理常数如下表所示：
名称相对分子质量熔点或沸点（℃）水
水杨酸138158（熔点）微溶
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请根据以上信息回答下列问题：
（1）制备阿司匹林时，要使用干燥的仪器的原因是乙酸酐与水反应．
（2）合成阿司匹林时，最合适的加热方法是水浴加热．
（3）提纯粗产品流程如下，加热回流装置如图：
粗产品$→_{沸石}^{乙酸乙酯}$$→_{回流}^{加热}$$\stackrel{趁热过滤}{→}$$→_{减压过滤}^{冷却}$$→_{干燥}^{洗涤}$乙酰水杨酸

①使用温度计的目的是控制加热的温度，防止乙酰水杨酸受热易分解．
②冷凝水的流进方向是a（填“a”或“b”）；
③趁热过滤的原因是防止乙酰水杨酸结晶析出．
④下列说法正确的是abc（填选项字母）．
a．此种提纯方法中乙酸乙酯的作用是做溶剂
b．此种提纯粗产品的方法叫重结晶
c．根据以上提纯过程可以得出阿司匹林在乙酸乙酯中的溶解度低温时小
d．可以用紫色石蕊溶液判断产品中是否含有未反应完的水杨酸
（4）在实验中原料用量：2.0g水杨酸、5.0mL醋酸酐（ρ=1.08g/cm3），最终称得产品质量为2.2g，则所得乙酰水杨酸的产率为84.3%（用百分数表示，小数点后一位）．

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