Question

（17分）隨著我國工業化水平的不斷發展，解決水、空氣污染問題成為重要課題。
（1）汽車尾氣的大量排放是造成空氣污染的重要因素之一，發展燃料電池汽車可以有效地解決上述問題。直接甲醇燃料電池(DMFC)不會產生有害產物，能量轉換效率比內燃機要高2～3倍，電池結構如圖所示，c處通入的物質為為______，外電路中電子從______到______(填“A”或“B”)移動，寫出電池負極的電極反應方程式              

（2）工業廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2－，會對人類及生態系統產生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法。該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2－的酸性廢水，電解時，在陰極上有大量氣泡生成，并產生Cr(OH)₃、Fe(0H)₃沉淀。
①反應中，1molCr₂O₇^2－完全生成Cr(OH)₃沉淀，外電路通過電子的物質的量為_________ mol。
②常溫下，Cr(OH)₃的溶度積，當Cr^3＋濃度小于10mol時可認為完全沉淀，電解完全后，測得溶液的pH=6，則該溶液過濾后為___________（填“能”或“否”）直接排放。
（3）含氨廢水易引發水體富營養化。向NH₄Cl溶液中加入少量NaOH固體，溶液中________（填“增大”“減小”或“不變”）；25時，NH₃?H₂O的電離平衡常數，該溫度下,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）不變（2分）  2.36×10^-5（3分）

試題分析：（1）電池內部陽離子向正極移動，根據題目所給示意圖，H⁺向電解B移動，則電極B為正極，所以C處通入的物質為O₂；外電路電子從負極向正極移動，所以從A到B移動；根據示意圖可知電解液中含H⁺，負極上甲醇失去電子生成CO₂和H⁺，所以電極方程式為：CH₃OH—6e?+H₂O=CO₂+6H⁺
（2）①處理鉻污染的原理是Fe做陽極發生反應：Fe—2e?=Fe²⁺，Cr₂O₇²?氧化Fe²⁺，Cr₂O₇²?被還原為Cr³⁺，根據化合價的變化，對應關系為：Cr₂O₇²?~ 6Fe²⁺ ~6Fe，1molCr₂O₇^2－完全生成Cr(OH)₃沉淀，陽極反應的Fe為6mol，外電路通過電子的物質的量為12mol。
②溶液的pH=6，則c（OH?）=10^-8mol?L?¹，帶入溶度積公式可得：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）為NH₄⁺水解平衡常數的倒數，NH₄Cl溶液中加入少量NaOH，平衡常數不變，則該比值不變；根據鹽類的水解與弱電解質電離的關系，水解平衡常數K_h=K_w/K_b=1.0×10^-14mol²/L²÷(1.8×10^-5mol?L?¹)=5.56×10^-10mol?L?¹，則c(NH₃?H₂O)?c(H⁺)/c(NH₄⁺)=5.56×10^-10mol?L?¹，因為c(NH₃?H₂O)≈c(H⁺)，c(NH₄⁺)≈1mol?L?¹，帶入計算式可得c(H⁺)=2.36×10^-5mol?L?¹。