Question

电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。

（1）下图为电解精炼银的示意图，________（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为________________________。

AgNO3—HNO3溶液

（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72-）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去。回答下列问题：

①写出电极反应式：阴极________________，阳极________________。

②当生成1 mol Cr（OH）3时，电路中转移电子的物质的量至少为________mol。

③电解过程中有Fe（OH）3沉淀生成，原因是_________________________________________________________________

________________________________________________________________。

（3）电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解NO3-的原理如图所示。

①电源正极为________（填A或B），阴极反应式为________________________________________________________________。

②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm左－Δm右）为________g。

 

Answer 1

（1）a　NO3-＋3e－＋4H＋=NO↑＋2H2O或NO3-＋e－＋2H＋=NO2↑＋H2O

（2）①2H＋＋2e－=H2↑　Fe－2e－=Fe2＋　②6　③阳极生成的Fe2＋被溶液中的Cr2O72-氧化Fe3＋，阴极H＋放电，随着溶液中的酸性下降，使Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe（OH）3沉淀

（3）①A　2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－　②14.4

【解析】（1）电解精炼时，不纯金属作阳极，即为a极；b电极是阴极，NO3-发生还原反应，生成了NO，遇空气氧化生成红棕色的NO2。（2）根据电解原理，该电解法的阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋，生成的亚铁离子被溶液中的Cr2O72-氧化：Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O72-被还原，得到2 mol Cr（OH）3。氢离子浓度减小，随着溶液中的酸性下降，Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe（OH）3沉淀。（3）要实现2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－，该反应应该在阴极中进行，Ag不能作阳极，否则会失去电子，所以Pt是阳极，A是正极；AgPt是阴极，阳极的反应式为：5H2O－10e－=10H＋＋O2↑，在阳极区生成的H＋通过质子交换膜到达阴极区，所以当电解过程中电子转移10 mol时，Δm左＝ mol×32 g/mol＋10 g＝90 g, Δm右＝28 g－10 g＝18 g，当电解过程中电子转移2 mol时，膜两侧电解液的质量变化差Δm左－Δm右＝＝14.4 g。