Question

【題目】利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來處理含Cr2O廢水，如下圖所示；電解過程中溶液發(fā)生反應(yīng)：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（1）甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y是N2O5，可循環(huán)使用。則石墨Ⅰ是電池的________極；石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________________________________。

（2）工作時(shí)，甲池內(nèi)的NO向___________極移動(dòng)(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同條件下，消耗的O2和NO2的體積比為____________。

（3）乙池中Fe(Ⅰ)棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為_________________________________。

（4）若溶液中減少了0.01 mol Cr2O，則電路中至少轉(zhuǎn)移了___________mol電子。

Answer 1

【答案】 負(fù) NO2＋NO－e－===N2O5 石墨Ⅰ 1∶4 Fe－2e－===Fe2＋ 0.12

【解析】(1)甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成N2O5，說明氮元素的化合價(jià)升高，石墨Ⅰ為負(fù)極，電極反應(yīng)式為NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ?yàn)檎龢O，故答案為：負(fù)；NO2+NO3--e-=N2O5；

(2)由于石墨Ⅰ為負(fù)極，原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算1molO2反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4mol電子，4molNO2轉(zhuǎn)變成N2O5，轉(zhuǎn)移4mol電子，相同狀況下氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，故O2和NO2的體積比為1：4，故答案為：石墨Ⅰ；1：4；

(3)由于石墨Ⅰ為負(fù)極，故Fe(Ⅰ)為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+，故答案為：Fe-2e-=Fe2+；

(4) 根據(jù)Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，0.01molCr2O72-能夠氧化0.06mol Fe2＋，即電解過程中需要生成0.06mol Fe2＋，Fe(I)為陽極，電極反應(yīng)式為Fe-2e-= Fe2＋，故轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.06mol×2= 0.12mol，故答案為：0.12。