Question

现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇²‾）时，实验室利用如图装置模拟该法：

（1）N电极的电极反应式为______________________．

（2）请完成电解池中Cr₂O₇²‾转化为Cr³⁺的离子反应方程式：______________

Cr₂O₇²‾+　　Fe²⁺+　　═　　Cr³⁺+　　Fe³⁺+　    　

（3）处理废水时，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃形式除去，当c（Cr³⁺）=1×10‾⁵mol•L^﹣1 时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=_______． （已知，K_sp=6.4×10‾³¹，lg2=0.3）

（4）若燃料电池改用KOH溶液作电解质溶液，则M极的电极反应式为：____________________

（5）已知H₂B在溶液中的电离方程式：H₂B=H⁺+HB^﹣，HB^﹣⇌H⁺+B^2﹣．下列叙述一定正确的是（____）

A．Na₂B溶液存在H₂B         B．NaHB溶液一定显碱性

C．NaHB溶液一定显酸性      D．NaHB溶液与稀盐酸反应的离子方程式是HB^﹣+H⁺=H₂B

Answer

O2+4e‾+4H+=2H2O Cr2O72‾+ 6 Fe2++ 14H+ ═ 2 Cr3++ 6 Fe3++ 7H2O 5.6 CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣= 6H2O + CO32- C

【解析】（1）H+通过质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M为负极、N为正极，正极发生还原反应，氧气得电子，电极反应式为：O2+4e‾+4H+=2H2O。

故答案为：O2+4e‾+4H+=2H2O；

（2）左侧Fe电极为阳极，Fe失电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将Cr2O72﹣还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+。Cr2O72﹣转化为Cr3+，化合价共降6价；Fe2+转化为Fe3+化合价共升高1价，则化合价升降最小公倍数为6，则Cr2O72﹣的系数为1，Fe2+的系数为6，配平离子方程式为：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。

故答案为：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

（3）Ksp=c(Cr3+)×c3(OH﹣)=6.4×10‾31，c(Cr3+)=1×10‾5mol/L时，c(OH﹣)=4×10‾9mol/L，则c(H+)=mol/L=2.5×10‾6mol/L，则pH=﹣lg2.5×10‾6=5.6。

故答案为：5.6；

（4）M为负极，N为正极，若燃料电池改用KOH溶液作电解质溶液，M电极CH3OH失电子，生成CO32-。负极电极反应为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣= 6H2O + CO32-。

故答案为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣= 6H2O + CO32-；

（5）根据H2B的电离方程式：H2B=H++HB﹣，HB﹣⇌H++B2﹣，可知H2B在水溶液中第一步完全电离，第二步部分电离，H2B为强酸，HB﹣不会发生水解，B2-发生一步水解。由于B2-只发生一步水解，所以Na2B溶液中不存在H2B，故A错误； HB-在水溶液里只能电离不能水解，导致溶液呈酸性，所以c（OH-）＜c（H+），故B错误、C正确；H2B为强酸，HB﹣不与H+反应，故D错误。故选C。