Question

20．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N₂O₅，装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

• A． 电极a和电极c都发生氧化反应
• B． 电极d的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑
• C． 装置X中通入SO₂的速率为2.24L•min^-1（标准状况），为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则左侧水的流入速率应为1.16L•min^-1
• D． 装置X中每消耗64g SO₂，理论上装置X和装置Y中均有1mol H⁺通过质子交换膜

Answer 1

分析 A装置能自发的进行氧化还原反应且没有外接电源，所以是原电池，a极上二氧化硫失电子为负极，b上氧气得电子为正极，B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，d为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，据此分析．

解答 解：A．电极a为负极，电极c为阳极，负极和阳极都发生氧化反应，故A正确；
B．d为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极d的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故B正确；
C．电池的负极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，1min内n（SO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，消耗水0.2mol，生成硫酸的质量为：0.1mol×98g/mol=9.8g，消耗水的质量为：0.2mol×18g/mol=3.6g，氢离子向右侧正极区定向移动0.2mol，即0.2g H⁺，设1min内通入xmLH₂O，则有：$\frac{9.8g}{9.8g+x×1g/mol-3.6g-0.2g}$×100%=50%，x=13.6mL/min，故C错误；
D．装置X中每消耗64g SO₂，即1mol，转移电子为2mol，由电荷守恒可知，理论上装置X和装置Y中均有2mol H⁺通过质子交换膜，故D错误．
故选CD．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，题目难度中等，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，侧重于考查学的分析能力和计算能力．