Question

利用电化学原理，将NO₂、O₂和熔融KNO₃制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr₂O₇^2-废水，如下图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr₂O₇^2-＋6Fe²⁺＋14H⁺＝2Cr³⁺＋6Fe³⁺＋7H₂O

（1）甲池工作时，NO₂转变成绿色硝化剂Y，Y是N₂O₅，可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的     极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为                。

（2）工作时，甲池内的NO₃^-离子向          极移动（填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”）；在相同条件下，消耗的O₂和NO₂的体积比为            。

（3）乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为                  。

（4）若溶液中减少了0.01 mol Cr₂O₇^2-，则电路中至少转移了         mol电子。

（5）向完全还原为Cr³⁺的乙池工业废水中滴加NaOH溶液，可将铬以Cr(OH)₃沉淀的形式除去，已知Cr(OH)₃存在以下溶解平衡：Cr(OH)₃(s) Cr³⁺(aq)＋3OH^-(aq)，常温下Cr(OH)₃的溶度积K_sp=c(Cr³⁺)·c³(OH^-)=1.0×10^-32，要使c(Cr³⁺)降至10^－5mol·L^-1，溶液的pH应调至             。

Answer

（1）正 （1分） NO2＋NO3-－e-＝N2O5 （2分）

（2）石墨Ⅰ （1分） 1:4 （2分）

（3）Fe－2e-＝Fe2+ （2分）

（4）0.12 （0.06不给分）（2分）

（5）5 （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨Ⅰ附近NO2转变成N2O5，发生氧化反应，电极反应式为NO2＋NO3-－e-＝N2O5；石墨Ⅱ是电池的正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e－+2N2O54NO3—。

（2）电池工作时，电解质中阴离子移向负极，即甲池内的NO3-离子向石墨Ⅰ极移动；根据两极的电极反应式NO2＋NO3-－e-＝N2O5、O2+4e－+2N2O54NO3—，利用电子守恒分析在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为1：4。

（3）乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe－2e-＝Fe2+。

（4）根据反应：Cr2O72-＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O知若溶液中减少了0.01 mol Cr2O72-，则参加反应的Fe2＋为0.06mol，根据电极反应：Fe－2e-＝Fe2+知电路中至少转移了0.12mol电子。

（5）常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=1.0×10-32，c(Cr3+)=10－5mol·L-1，则c3(OH-)=1.0×10-27，c(OH-)=1.0×10-9 mol·L-1，c(H+)=10－5mol·L-1，溶液的pH应调至5。

考点：考查电化学原理的应用，沉淀溶解平衡的计算。