Question

對工業(yè)廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施．
（1）含氰廢水中的CN^-有劇毒．
①CN^-中C元素顯+2價，N元素顯-3價，用原子結構解釋N元素顯負價的原因是

 

，共用電子對偏向N原子，N元素顯負價．
②在微生物的作用下，CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃，該反應的離子方程式為

 

．
（2）含乙酸鈉和對氯酚（）的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如圖1所示．
①B是電池的

 

極（填“正”或“負”）；②A極的電極反應式為

 

．
（3）電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時得到乳酸的原理如圖2所示（圖中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根離子）．
①陽極的電極反應式為

 

．
②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：

 

．
③電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6-8，此時進入濃縮室的OH^-可忽略不計．400mL 10g?L^-1乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為145g?L^-1（溶液體積變化忽略不計），陰極上產生的H₂在標準狀況下的體積約為

 

L．（乳酸的摩爾質量為90g?mol^-1）

Answer 1

考點：電解原理,氧化還原反應

專題：電化學專題

分析：（1）①根據(jù)元素周期律結合原子半徑的大小和得電子能力大小來判斷；
②根據(jù)信息：CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃來書寫方程式；
（2）①根據(jù)原電池中陽離子的移動方向確定正負極；
②根據(jù)電解池的工作原理結合電極反應來回答判斷；
③根據(jù)電極反應式結合原子守恒來計算．

解答： 解：（1）①C和N是第二周期元素的原子，它們的原子電子層數(shù)相同（同周期），但是核電荷數(shù)C小于N，所以原子半徑C大于N，即吸引電子能力C弱于N，所以C、N形成的化合物共用電子對偏向N原子，N元素顯負價，故答案為：C和N的原子電子層數(shù)相同（同周期），核電荷數(shù)C小于N，原子半徑C大于N（吸引電子能力C弱于N）；
②CN^-能夠被氧氣氧化成HCO₃^-，同時生成NH₃得出方程式為：2CN^-+4H₂O+O₂

微生物  .

2HCO₃^-+2NH₃，故答案為：2CN^-+4H₂O+O₂

微生物  .

2HCO₃^-+2NH₃；
（2）①原電池中氫離子的移動方向是從負極流向正極，所以B是電池的負極，故答案為：負；
②A是正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，故答案為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-；
（3）①陽極上是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應，電極反應式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在電解池的陽極上是OH^-放電，所以c（H⁺）增大，并且H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；根據(jù)電解原理，電解池中的陰離子移向陽極，即A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，這樣：H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大，故答案為：陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大； ③在陽極上發(fā)生電極反應：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極上發(fā)生電極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)電極反應方程式，則有：HA～H⁺～

1

2

H₂，根據(jù)差值法，乳酸的濃度變化量是

145g?L-1-10g?L-1

90g/mol

=1.5mol/L，即生成HA的物質的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以產生氫氣是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72．

點評：本題涉及電解池和原電池的工作原理以及應用的考查，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，難度中等．