Question

（1）鐵的化合物應(yīng)用十分廣泛．一定條件下鐵可以和CO₂發(fā)生反應(yīng)：
Fe（s）+4CO₂（g）?Fe₃O₄（s）+4CO（g）；△H＞0
T℃時(shí)，反應(yīng)在VL密閉容器中經(jīng)10min達(dá)到平衡，平衡常數(shù)的表達(dá)式為

 

；若反應(yīng)生成了a mol CO，則υ（CO₂）為

 

；
（2）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)（電）能30%以上．在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)．

①寫(xiě)出Y參加的電極反應(yīng)式

 

；
②反應(yīng)一段時(shí)間后，電解池和燃料電池中溶液pH的變化分別是

 

、

 

（填‘升高’、‘降低’或‘不變’）；
（3）①高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型飲用水消毒劑．其生產(chǎn)方法之一是在強(qiáng)堿性溶液中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和另一種常見(jiàn)化合物．現(xiàn)產(chǎn)生了66.4g高鐵酸鈉，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為

 

；
②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二電解法：用隔膜式電解槽（隔膜只允許陰離子通過(guò)），如圖2所示裝置．寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式

 

；當(dāng)產(chǎn)生與①質(zhì)量相同的高鐵酸鈉時(shí)，陰極槽內(nèi)溶液質(zhì)量的變化為

 

 g．

Answer 1

考點(diǎn)：產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,電解原理

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義進(jìn)行計(jì)算；
（2）根據(jù)圖片知，B裝置中通入空氣和Y，空氣作氧化劑，且整個(gè)裝置是原電池和電解池組合的裝置，B能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，所以B是原電池，則A是電解池；
燃料電池中氫氣是燃料，在負(fù)極上投放，空氣是氧化劑，在正極上投放，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解池中，電解氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)得到氫氧化鈉；
（3）①根據(jù)化合價(jià)升降進(jìn)行計(jì)算；
②電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為6H₂O+6e^-═3H₂↑+6OH^-．

解答： 解：（1）Fe（s）+4CO₂（g）?Fe₃O₄（s）+4CO（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為：

c(CO)4

c(CO2)4

；
反應(yīng)生成了amolCO，則參加反應(yīng)的二氧化碳為amol，故υ（CO₂）=

△n V

t

=

amol VL

10min

=

a

10V

mol/（L?min），
故答案為：

c(CO)4

c(CO2)4

；

a

10V

mol/（L?min）；
（2）①根據(jù)圖片知，B裝置中通入空氣和Y，空氣作氧化劑，且整個(gè)裝置是原電池和電解池組合的裝置，B能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，所以B是原電池，則A是電解池；原電池中燃料是氫氣，所以Y是氫氣，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
②燃料電池發(fā)生的反應(yīng)為2H₂+O₂+4e^-=2H₂O，故溶液的堿性減弱，PH值降低；電解池發(fā)生的反應(yīng)為2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，溶液堿性增強(qiáng)，PH值升高，
故答案為：降低；升高；
（3）①66.4g高鐵酸鈉物質(zhì)的量為

66.4

166

=0.4mol，鐵的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.4×3N_A=1.2N_A，
故答案為：1.2N_A；
②電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為6H₂O+6e^-═3H₂↑+6OH^-，生成0.4mol的高鐵酸鈉，則生成的氫氣為1.2mol，質(zhì)量為2.4g，
故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；2.4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解質(zhì)原理，從電極上的電極反應(yīng)來(lái)分析解答，明確燃料電池原料是解本題的關(guān)鍵，難度中等．