Question

SO₂、CO、CO₂、NO_x是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。

（1）利用电化学原理将CO、SO₂转化为重要化工原料，装置如图所示：

①若A为CO，B为H₂，C为CH₃OH，则通入CO的一极为          极，该极的电极反应式为        。

②若A为SO₂，B为O₂，C为H₂SO₄，则负极的电极反应式为                        。

③若A为NH₃，B为O₂，C为HNO₃，则正极的电极反应式为            。

④若用上述①作电池电解200 mL含有0.1 mol·L^－1 NaCl和0.1 mol·L^－1 CuSO₄的混合溶液(电极均为惰性电极)，当消耗标况下0.448L H₂时，阳极产生的气体为           (填化学式)，其物质的量为          ，溶液的pH＝            (忽略铜离子水解，假设电解前后溶液体积不变)。

（2）根据2CrO₄^2-＋2H^＋Cr₂O₇＋H₂O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，图中右侧电极连接电源的           极，其电极反应式为                      。

Answer

（1）①正；CO+4e－＋4H＋=CH3OH；

②SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋；③O2＋4e－＋4H＋=2H2O；

④Cl2、O2；0.01mol、0.005mol（或只写0.015 mol）；1

（2）正极；4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。

【解析】

试题分析：（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，电极方程式为CO+4e－＋4H＋=CH3OH；②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2 － 2e－ ＋ 2H2O = SO42- ＋ 4H＋ ；③若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极发生还原反应，氧气得电子生成水，电极方程式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；④n(CuSO4) = 0.02 mol，n(NaCl) = 0.02 mol，当反应消耗标况下0.448L H2时，n(H2) = 0.448L ÷ 22.4 L/mol = 0.02 mol，则电路中转移了n(e-)=0.02mol×2=0.04mol，依据电极反应和电子守恒分析判断：阳极：2Cl--2e- =Cl2↑，n(Cl-)=0.02mol，n(Cl2)= 0.02mol÷2=0.01mol；发生反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑转移电子的物质的量是0.04mol- 0.02mol= 0.02mol，则反应产生的氧气的物质的量是n(O2)=0.02mol ÷4=0.005mol，根据在整个闭合回路中电子转移数目相等可知在阴极发生反应Cu2++2e-=Cu ，n(Cu2+) =0.02mol，由于阳极氢氧根离子减少0.02mol，则溶液中氢离子增加0.02mol，溶液中氢离子浓度是c(H+)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L，所以溶液PH=1；（2）根据2CrO42-＋2H＋Cr2O7＋H2O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，需要通过电解消耗OH-，提高溶液的酸性，说明在该电极是阳极，连接电源的正极，电极反应式为4OH－－4e－==O2↑＋2H2O。

考点：考查原电池设计、燃料电池、电解池的反应原理、电池反应式的书写、正负极确定等知识。