Question

19．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）图1为电解精炼银的示意图，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NO₃^-+3e-+4H⁺=NO↑+2H₂O或NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．

（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃形式除去．回答下列问题：
①当生成1mol Cr（OH）₃时，电路中转移电子的物质的量至少为6mol．
②电解过程中有Fe（OH）₃沉淀生成，原因是阳极生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-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）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2所示．
①电源正极为A（填A或B）．
②若电解过程中转移了2mol电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差（△m_左-△m_右）为14.4g．

Answer 1

分析 （1）b电极上硝酸根离子得电子发生还原反应生成NO或NO₂；
（2）①根据Cr原子守恒知，当生成1mol Cr（OH）₃时，消耗1molCr³⁺，生成1molCr³⁺，消耗3molFe²⁺，生成3molFe²⁺转移6mol电子；
②阳极生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-氧化Fe³⁺，阴极H⁺放电，同时生成OH^-；
（3）①根据图知，硝酸根离子得电子发生还原反应生成氮气，为阴极，阴极连接电源负极；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗1mol水，产生2molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN₂（5.6g），同时有2molH⁺（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，得到膜两侧电解液的质量变化差．

解答 解：（1）b电极上生成红棕色气体，说明b电极上硝酸根离子得电子发生还原反应生成NO或NO₂，生成的NO被氧气氧化生成二氧化氮，电极反应式为NO₃^-+3e-+4H⁺=NO↑+2H₂O或NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案为：NO₃^-+3e-+4H⁺=NO↑+2H₂O或NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（2）①根据Cr原子守恒知，当生成1mol Cr（OH）₃时，消耗1molCr³⁺，生成1molCr³⁺，消耗3molFe²⁺，生成3molFe²⁺转移6mol电子，故答案为：6；
②阳极生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-氧化Fe³⁺，阴极H⁺放电，同时生成OH^-，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，
故答案为：阳极生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-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）①根据图知，硝酸根离子得电子发生还原反应生成氮气，为阴极，阴极连接电源负极，所以B为负极，则A为正极，故答案为：A；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗1mol水，产生2molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN₂（5.6g），同时有2molH⁺（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g；
故答案为：14.4．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确各个电极上发生的反应、物质之间的转化是解本题关键，难点是（3）②的计算，易漏掉阴极室进入的氢离子而导致错误，题目难度中等．