Question

隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題．
（1）汽車尾氣的大量排放是造成空氣污染的重要因素之一，發(fā)展燃料電池汽車可以有效地解決上述問題．直接甲醇燃料電池（DMFC）不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)高2～3倍，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，c處通入的物質(zhì)為

 

，外電路中電子從為

 

到為

 

（填“A”或
“B”）移動(dòng)，寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)方程

 

．
（2）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-，會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法．該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，電解時(shí)，在陰極上有大量氣泡生成，并產(chǎn)生Cr（OH）₃、Fe（0H）3沉淀．
①反應(yīng)中，1mol Cr₂O₇^2-完全生成Cr（0H）₃沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為

 

 mol．
②常溫下，Cr（OH）₃的溶度積Ksp=10^-32（mol?L^-1）⁴，當(dāng)Cr³⁺濃度小于10^-5mol?L^-1時(shí)可認(rèn)為完全沉淀，電解完全后，測(cè)得溶液的pH=6，則該溶液過濾后為

 

（填“能”或“否”）直接排放．
（3）含氨廢水易引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化．向NH₄Cl溶液中加入少量NaOH固體，溶液中

[NH3?H2O]

[N H + 4 ][OH-]

 

（填“增大”“減小”或“不變”）；25℃時(shí)，NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)Kb=1.8×10^-5mol?L^-1，該溫度下，1mol?L^-1的NH₄Cl溶液中c（H⁺）=

 

mol?L^-1．（已知

5.56

≈2.36）

Answer 1

考點(diǎn)：常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）由氫離子的定向移動(dòng)可知A為原電池的負(fù)極，B為原電池的正極，則a通入甲醇，c通入氧氣；
（2）①亞鐵離子會(huì)和Cr₂O₇^2-的酸性廢水反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，結(jié)合電極方程式Fe-2e^-═Fe²⁺計(jì)算；
②根據(jù)溶度積計(jì)算；
（3）

[NH3?H2O]

[N H + 4 ][OH-]

為NH₃?H₂O電離平衡常數(shù)的倒數(shù)，溫度不變，常數(shù)不變，NH₄Cl溶液中存在NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，結(jié)合NH₃?H₂O電離平衡常數(shù)以及Kw計(jì)算．

解答： 解：（1）由氫離子的定向移動(dòng)可知A為原電池的負(fù)極，B為原電池的正極，則a通入甲醇，c通入氧氣，外電路中電子從為負(fù)極到正極，即從A到B，電池負(fù)極的電極反應(yīng)方程式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案為：O₂；A；B；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（2））①亞鐵離子會(huì)和Cr₂O₇^2-的酸性廢水反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，陽(yáng)極電極方程式Fe-2e^-═Fe²⁺，則
Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺～12mol電子，1mol Cr₂O₇^2-完全生成Cr（0H）₃沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為12mol，
故答案為：12；
②溶液的pH=6，則c（OH^-）=10^-8mol?L^-1，則c³（OH^-）×c（Cr³⁺）=Ksp=10^-32（mol?L^-1）⁴，c（Cr³⁺）=10^-8mol?L^-1＜10^-5mol?L^-1，能直接排放，
故答案為：能；
（3）

[NH3?H2O]

[N H + 4 ][OH-]

為NH₃?H₂O電離平衡常數(shù)的倒數(shù)，溫度不變，常數(shù)不變，
已知①NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，Kb=1.8×10^-5mol?L^-1，
②H₂O?H⁺+OH^-，Kw=1.0×10^-14，
則②-①可得NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，K=

1×10-14

1.8×10-5

=

1

1.8

×10^-9，
則1mol?L^-1的NH₄Cl溶液中c（H⁺）=

K×c(NH4+

)=

1 1.8 ×10-9

mol/L=2.36×10^-5mol?L^-1，
故答案為：2.36×10^-5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及電化學(xué)知識(shí)、弱電解質(zhì)的電離以及鹽類的水解，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，難度較大，注意相關(guān)計(jì)算公式的運(yùn)用．