Question

【題目】SO2、CO、CO2、NOx是對(duì)環(huán)境影響較大的幾種氣體，對(duì)它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。

(1)利用電化學(xué)原理將CO、SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料，裝置如圖所示：

①若A為CO，B為H2，C為CH3OH，則通入CO的一極為________極。

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。

③若A為NO2，B為O2，C為HNO3，則正極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。

(2)碳酸鹽燃料電池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì)，操作溫度為650 ℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣(CO、H2的體積比為1∶1)直接作燃料，其工作原理如圖所示。

①電池總反應(yīng)為________________________________________________________________________。

②以此電源電解足量的硝酸銀溶液，若陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為21.6 g，則陽(yáng)極產(chǎn)生氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為______ L。電解后溶液體積為2 L，溶液的pH約為________。

Answer 1

【答案】正SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+O2+4e-+4H+═2H2OCO+H2+O2=3CO2+H2O1.121

【解析】

（1）①燃料電池中，通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負(fù)極，該反應(yīng)中C元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?2價(jià)、H元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，所以CO是氧化劑，則通入CO的電極為正極，電極反應(yīng)式為CO+4e-+4H+=CH3OH；綜上所述，本題答案是：正。

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，二氧化硫和氧氣、水反應(yīng)生成硫酸，負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；綜上所述，本題答案是：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。

③若A為NO2，B為O2，C為HNO3，二氧化氮、氧氣和水反應(yīng)生成硝酸，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子生成水，電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+═2H2O；綜上所述，本題答案是：O2+4e-+4H+═2H2O。

(2)①該燃料電池中，負(fù)極的氣體按物質(zhì)的量之比為1：1參與反應(yīng)，則負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和正極氧氣得電子兩極反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極總反應(yīng)為CO+H2+O2=3CO2+H2O；綜上所述，本題答案是：CO+H2+O2=3CO2+H2O。

②電解硝酸銀溶液陰極反應(yīng)為Ag+e-=Ag，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰極生成21.6g銀，其物質(zhì)的量為21.6g÷108g/mol=0.2mol，轉(zhuǎn)移電子0.2mol，根據(jù)電子守恒，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣0.05mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L，電解后溶液生成H+為0.2mol，體積為2L，H+的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，溶液的PH=-lg0.1=1；綜上所述，本題答案是：1.12，1。