Question

4．膜技術(shù)原理在化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用．有人設(shè)想利用電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N₂O₅，裝置圖如圖．

（1）A裝置是原電池． （填“原電池”或“電解池”）．
（2）N₂O₅在B池的c極（填“c極”或“d極”）區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺．
（3）A裝置中通入O₂一極的電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O．
（4）若A裝置中通入SO₂的速率為2.24L•min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況），為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變，則左側(cè)水的流入速率應(yīng)為13.6mL•min^-1．

Answer 1

分析 （1）A裝置能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)且沒有外接電源；
（2）與電源的正極相連的電極為陽極，N₂O₄在陽極失電子生成N₂O₅；
（3）通入O₂一極是原電池的正極，氧氣得電子生成水；
（4）電池的負(fù)極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，根據(jù)方程式計(jì)算，注意硫酸的濃度不變．

解答 解：（1）A裝置能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)且沒有外接電源，所以是原電池，
故答案為：原電池；
（2）與電源的正極相連的電極為陽極，c極與正極相連為陽極，N₂O₄在陽極失電子生成N₂O₅，電極反應(yīng)式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺；
故答案為：c極；N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺；
（3）通入O₂一極是原電池的正極，電極反應(yīng)式為：O₂-4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂-4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）電池的負(fù)極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，1min內(nèi)n（SO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，消耗水0.2mol，生成硫酸的質(zhì)量為：0.1mol×98g/mol=9.8g，消耗水的質(zhì)量為：0.2mol×18g/mol=3.6g，向右側(cè)正極區(qū)定向移動(dòng)0.2mol，即0.2g H⁺，
設(shè)1min內(nèi)通入xmLH₂O，
則有：$\frac{9.8g}{9.8g+x×1g/mol-3.6g-0.2g}$×100%=50%
x=13.6mL/min，
故答案為：13.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)是否自發(fā)進(jìn)行判斷原電池和電解池，再結(jié)合各個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)分析解答，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)的分析能力和計(jì)算能力．