Question

（17分）随着我国工业化水平的不断发展，解决水、空气污染问题成为重要课题。

（1）汽车尾气的大量排放是造成空气污染的重要因素之一，发展燃料电池汽车可以有效地解决上述问题。直接甲醇燃料电池(DMFC)不会产生有害产物，能量转换效率比内燃机要高2～3倍，电池结构如图所示，c处通入的物质为为______，外电路中电子从______到______(填“A”或“B”)移动，写出电池负极的电极反应方程式

（2）工业废水中常含有一定量的Cr2O72－，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是处理铬污染的常用方法。该法用Fe做电极电解含Cr2O72－的酸性废水，电解时，在阴极上有大量气泡生成，并产生Cr(OH)3、Fe(0H)3沉淀。

①反应中，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，外电路通过电子的物质的量为_________ mol。

②常温下，Cr(OH)3的溶度积，当Cr3＋浓度小于10mol时可认为完全沉淀，电解完全后，测得溶液的pH=6，则该溶液过滤后为___________（填“能”或“否”）直接排放。

（3）含氨废水易引发水体富营养化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体，溶液中________（填“增大”“减小”或“不变”）；25时，NH3?H2O的电离平衡常数，该温度下,1mol的NH4Cl溶液中

 

 

Answer 1

（17分）

（1）O2（2分） AB（2分） CH3OH—6e?+H2O=CO2+6H+（3分）

（2）①12（3分） ②能（2分）

（3）不变（2分） 2.36×10-5（3分）

【解析】

试题分析：（1）电池内部阳离子向正极移动，根据题目所给示意图，H+向电解B移动，则电极B为正极，所以C处通入的物质为O2；外电路电子从负极向正极移动，所以从A到B移动；根据示意图可知电解液中含H+，负极上甲醇失去电子生成CO2和H+，所以电极方程式为：CH3OH—6e?+H2O=CO2+6H+

（2）①处理铬污染的原理是Fe做阳极发生反应：Fe—2e?=Fe2+，Cr2O72?氧化Fe2+，Cr2O72?被还原为Cr3+，根据化合价的变化，对应关系为：Cr2O72? ~ 6Fe2+ ~6Fe，1molCr2O72－完全生成Cr(OH)3沉淀，阳极反应的Fe为6mol，外电路通过电子的物质的量为12mol。

②溶液的pH=6，则c（OH?）=10-8mol?L?1，带入溶度积公式可得：c（Cr3+）（10-8mol?L?1）3=10-32(mol?L?1)4，解得c（Cr3+）=10-8mol?L?1 < 10-5mol?L?1，能直接排放。

（3）为NH4+水解平衡常数的倒数，NH4Cl溶液中加入少量NaOH，平衡常数不变，则该比值不变；根据盐类的水解与弱电解质电离的关系，水解平衡常数Kh=Kw/Kb=1.0×10-14mol2/L2÷(1.8×10-5mol?L?1)=5.56×10-10mol?L?1，则c(NH3?H2O)?c(H+)/c(NH4+)=5.56×10-10mol?L?1，因为c(NH3?H2O)≈c(H+)，c(NH4+)≈1mol?L?1，带入计算式可得c(H+)=2.36×10-5mol?L?1。

考点：本题考查原电池原理、电解池原理、水解平衡及其计算。