Question

12．雄黄（As₄S₄）和雌黄（As₂S₃）是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生．根据题意完成下列填空：
（1）As₂S₃和SnCl₂在盐酸中反应转化为As₄S₄和SnCl₄并放出H₂S气体．若As₂S₃和SnCl₂正好完全反应，完成方程式的配平．
2As₂S₃+2SnCl₂+4HCl═1As₄S₄+2SnCl₄+2H₂S
（2）上述反应中的氧化剂是As₂S₃；AS₄S₄中As化合价为+2
（3）As₂S₃和HNO₃有如下反应：As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O
若生成2mol H₃AsO₄，则反应中转移电子的物质的量为10mol．
（4）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液．某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示．

回答下列问题：
①甲烷燃料电池中正极通入O₂、负极通入CH₄，
正极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；负极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O
②闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是H₂，电解氯化钠溶液的总反应方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）根据反应物和生成物来书写化学方程式，并根据得失电子守恒来配平；
（2）化合价降低元素所在的反应物是氧化剂，AS₄S₄中化合价代数和这零来分析判断；
（3）根据化合价的升降以及物质的量的情况来计算转移电子的量；
（4）①甲烷碱性燃料电池中正极氧气得电子被还原，负极甲烷失电子被氧化；
②b连接电源的负极，应为阴极，生成氢气，a连接正极，为阳极，阳极上生成氯气；电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠．

解答 解：（1）根据反应物和生成物：As₂S₃和SnCl₂在盐酸中反应转化为As₄S₄和SnCl₄并放出H₂S气体，可以得出化学方程式为：2As₂S₃+2SnCl₂+4HCl=As₄S₄+2SnCl₄+2H₂S↑，故答案为：2、2、4、1、2、2；
（2）化合价降低的As元素所在的反应物As₂S₃是氧化剂，对应产物As₄S₄中的硫是-2价，则As是+2价，故答案为：As₂S₃；+2；
（3）反应As₂S₃+10HNO₃=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O中，若生成2mol H₃AsO₄，则反应中转移电子的物质的量为10mol，故答案为：10mol；
（4）①在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正极是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，负极是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：O₂、CH₄；2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
②b电极与通入甲烷的电极相连，作阴极，是H⁺放电，生成H₂；a连接正极，为阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气能和碘离子发生置换反应生成碘单质，碘与淀粉试液变蓝色，所以检验氯气的方法是：把湿润的淀粉碘化钾试纸靠近a极，若试纸变蓝，说明得到的气体是Cl₂；
电解氯化钠溶液的总反应方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：H₂；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．

点评 本题考查学生氧化还原反应的基本概念和电子转移知识，电解池和原电池的主体内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，难度并不大．