Question

20．二氧化硒（SeO₂）是一種氧化劑，其被還原后的單質(zhì)硒可能成為環(huán)境污染物，通過與濃HNO₃或H₂SO₄反應(yīng)生成SeO₂以回收Se．完成下列填空：
（1）Se和濃HNO₃反應(yīng)的還原產(chǎn)物為NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為1：1，寫出Se和濃HNO₃的反應(yīng)方程式Se+2HNO₃（濃）=H₂SeO₃+NO↑+NO₂↑．如不對該反應(yīng)還原產(chǎn)物的比例作限制，該反應(yīng)可能出現(xiàn)多組配平系數(shù)（填“可能”或“不可能”）并說明理由該反應(yīng)有兩種還原產(chǎn)物，兩者的比例和還原劑的用量都可以發(fā)生改變．
（2）回收得到的SeO₂的含量，可以通過下面的方法測定：
①SeO₂+4KI+4HNO₃=Se+2I₂+4KNO₃+2H₂O
②I₂+2Na₂S₂O₃=Na₂S₄O₆+2NaI
    實驗中，準(zhǔn)確稱量SeO₂樣品0.1600g，消耗了0.2000mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液25.00mL，所測定的樣品中SeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.6%．
（3）直接甲醇燃料電池（簡稱DMFC）由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注．DMFC的工作原理如圖所示：
①通入a氣體的電極是電池的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
②常溫下，用此電池以惰性電極電解0.5L飽和食鹽水（足量），若兩極共生成氣體1.12L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），則電解后溶液的pH為13（忽略溶液的體積變化）．

Answer 1

分析 （1）利用題中信息可知Se與濃HNO₃反應(yīng)，Se被氧化為+4價的H₂SeO₃，HNO₃還原為NO與NO₂，利用電子守恒和限定條件（生成NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為1：1，即二者計量系數(shù)比為1：1）可得方程式，結(jié)合兩種還原產(chǎn)物分析；
（2）根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，SeO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，根據(jù)n=cV計算消耗的n（Na₂S₂O₃），根據(jù)關(guān)系式計算樣品中n（SeO₂），再根據(jù)m=nM計算SeO₂的質(zhì)量，進(jìn)而計算樣品中SeO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②根據(jù)電解池的工作原理和電極方程式來計算．

解答 解：（1）利用題中信息可知Se與濃HNO₃反應(yīng)，Se被氧化為+4價的H₂SeO₃，HNO₃還原為NO與NO₂，生成NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為1：1，即二者計量系數(shù)比為1：1，令二者系數(shù)為1，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，Se的系數(shù)為$\frac{1×3+1×1}{4}$=1，故反應(yīng)方程式為Se+2HNO₃（濃）=H₂SeO₃+NO↑+NO₂↑，如不對該反應(yīng)還原產(chǎn)物的比例作限制，該反應(yīng)可能出現(xiàn)多組配平系數(shù)，是因該反應(yīng)有兩種還原產(chǎn)物，兩者的比例和還原劑的用量都可以發(fā)生改變；
故答案為：Se+2HNO₃（濃）=H₂SeO₃+NO↑+NO₂↑；可能；該反應(yīng)有兩種還原產(chǎn)物，兩者的比例和還原劑的用量都可以發(fā)生改變；
（2）根據(jù)反應(yīng)的方程式可知SeO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，消耗的n（Na₂S₂O₃）=0.2000 mol/L×0.025L=0.005mol，根據(jù)關(guān)系式計算樣品中n（SeO₂）=0.005mol×$\frac{1}{4}$=0.00125mol，故SeO₂的質(zhì)量為0.00125mol×111g/mol=0.13875g，所以樣品中SeO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.13875g}{0.1600g}$×100%=86.6%，故答案為：86.6%；
（3）①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為 CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：負(fù)；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②用此電池以惰性電極電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，當(dāng)兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L（0.05mol）時，則生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.05mol，所以C_OH-=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，所以PH=13，故答案為：13．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)及計算以及電化學(xué)的知識等，為高頻考點，把握守恒法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重氧化還原反應(yīng)配平及計算的考查，注意掌握基礎(chǔ)知識的掌握，題目難度不大．