Question

对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。

（1）含氰废水中的CN^－有剧毒。

①CN^－中C元素显+2价， N元素显-3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是                          ，共用电子对偏向N原子，N元素显负价。

②在微生物的作用下，CN^－能够被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃，该反应的离子方程式为                                          。

（2）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以利用微生物电池除去，其原理如下图所示。

①B是电池的                                  极（填“正”或“负”）；

②A极的电极反应式为                                                   。

（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A^- 表示乳酸根离子）。

阳极的电极反应式为                                            。

简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：                               。

③ 电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH^-可忽略不计。400mL 10 g•L^-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g•L^-1（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H₂在标准状况下的体积约为       L。（乳酸的摩尔质量为90 g• mol^-1）

Answer

（1）①C和N的原子电子层数相同，核电荷数C小于N，最外层电子数C小于N，原子半径C大于N，得电子能力C弱于N

② 2CN－+ 4H2O + O2 2HCO3－ + 2NH3

（2）①负；② Cl－－OH + e－ + H+ === －OH + Cl－

（3）①4OH－－4e－=== 2H2O+O2↑

② 阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；

A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H+ +A－ === HA，乳酸浓度增大。

③ 6．72

【解析】

试题分析：（1）①C和N是第二周期元素的原子，它们的原子电子层数相同（同周期），但是核电荷数C小于N，所以原子半径C大于N，即吸引电子能力C弱于N，所以C、N形成的化合物共用电子对偏向N原子，N元素显负价。

②CN-能够被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3得出方程式为：2CN-+4H2O+O22HCO3-+2NH3。

（2）①原电池中氢离子的移动方向是从负极流向正极，所以B是电池的负极。

②A是正极，正极上发生得电子的还原反应：Cl－－OH + e－ + H+ === －OH + Cl－。

（3）①阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为：4OH--4e-═2H2O+O2↑。

②在电解池的阳极上是OH-放电，所以c（H+）增大，并且H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，这样：H++A-═HA，乳酸浓度增大。

③在阳极上发生电极反应：4OH--4e-═2H2O+O2↑，阴极上发生电极反应：2H++2e-=H2↑，根据电极反应方程式，则有：HA～H+～1/2H2，根据差值法，乳酸的浓度变化量是（145g•L-1-10g•L-1）÷90g/mol=1．5mol/L，即生成HA的物质的量是1．5mol/L×0．4L=0．6mol，所以产生氢气是0．3mol即0．3mol×22．4L/mol=6．72L。

考点：本题考查原子结构、电解池和原电池原理及应用。