Question

4．氮、硫、氯及其化合物是中学化学重要的组成部分．
（1）氨气燃料电池使用的电解质溶液是 KOH 溶液，电池反应为：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；用该电池进行粗铜（含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质）的电解精炼，以CuSO₄溶液为电解质溶液，下列说法正确的是bd．
a．电能全部转化为化学能
b．SO₄^2-的物质的量浓度不变（不考虑溶液体积变化）
c．溶液中Cu²⁺向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e．若阳极质量减少64g，则转移电子数为2N_A个
（2）已知K_SP（BaSO₄）=1.0×10^-10，K_SP（BaCO₃）=2.5×10^-9．
某同学设想用下列流程：BaSO₄$→_{①}^{饱和Na_{2}CO_{3}溶液}$BaCO₃$→_{②}^{盐酸}$BaCl₂，得到 BaCl₂，则①的离子方程式为BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），该反应的平衡常数K=0.04．

Answer 1

分析 （1）依据化学方程式分析氨气化合价变化，判断发生氧化反应的物质是氨气，原电池中在负极失电子，正极上氧气得到电子生成氢氧根离子；电解精炼铜时利用了电解原理，电能转化为化学能，也有少量转化为热能．电解精炼时粗铜做阳极，发生氧化反应，精铜做阴极，阴极上发生还原反应．电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，在阴极上得电子．粗铜中的不活泼金属不能失电子，以阳极泥的形式沉积在阳极附近．溶液中铜离子浓度减小；
（2）硫酸钡中加入饱和碳酸钠溶液，发生沉淀转化生成碳酸钡沉淀，依据化学反应的离子方程式书写平衡常数，结合钡离子浓度相同得到平衡常数的计算式为溶度积常数比值，代入数值计算．

解答 解：（1）电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，电解精炼铜时利用了电解原理，
a、电能转化为化学能，也有少量转化为热能，故a错误；
b、SO₄^2-未参加电极反应，而体积不变，所以硫酸根离子的物质的量浓度不变，故b正确；
c、电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，在阴极上得电子，溶液中Cu²⁺向阴极移动，故c错误；
d、粗铜中的不活泼金属不能失电子，以阳极泥的形式沉积在阳极附近，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故d正确；
e．若阳极质量减少64g，铝、锌也失电子发生氧化反应，电子转移不是0.2mol，故e错误；
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；bd；
（2）硫酸钡中加入饱和碳酸钠溶液，发生沉淀转化生成碳酸钡沉淀，反应的离子方程式为：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），则平衡常数=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$×$\frac{c（B{a}^{2+}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04；
故答案为：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；0.04．

点评 本题主要考查了原电池和电解池的相关知识、溶度积的相关计算，题目难度中等，注意沉淀转化关系的分析判断，精炼的原理应用，掌握基础是关键．