Question

（17分）隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題。
（1）汽車尾氣的大量排放是造成空氣污染的重要因素之一，發(fā)展燃料電池汽車可以有效地解決上述問題。直接甲醇燃料電池(DMFC)不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，c處通入的物質(zhì)為為______，外電路中電子從______到______(填“A”或“B”)移動(dòng)，寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)方程式              

（2）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2－，會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法。該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2－的酸性廢水，電解時(shí)，在陰極上有大量氣泡生成，并產(chǎn)生Cr(OH)₃、Fe(0H)₃沉淀。
①反應(yīng)中，1molCr₂O₇^2－完全生成Cr(OH)₃沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為_________ mol。
②常溫下，Cr(OH)₃的溶度積，當(dāng)Cr^3＋濃度小于10mol時(shí)可認(rèn)為完全沉淀，電解完全后，測(cè)得溶液的pH=6，則該溶液過濾后為___________（填“能”或“否”）直接排放。
（3）含氨廢水易引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化。向NH₄Cl溶液中加入少量NaOH固體，溶液中________（填“增大”“減小”或“不變”）；25時(shí)，NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)，該溫度下,1mol的NH₄Cl溶液中

Answer 1

（17分）
（1）O₂（2分）  AB（2分） CH₃OH—6e?+H₂O=CO₂+6H⁺（3分）
（2）①12（3分） ②能（2分）
（3）不變（2分）  2.36×10^-5（3分）

試題分析：（1）電池內(nèi)部陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，根據(jù)題目所給示意圖，H⁺向電解B移動(dòng)，則電極B為正極，所以C處通入的物質(zhì)為O₂；外電路電子從負(fù)極向正極移動(dòng)，所以從A到B移動(dòng)；根據(jù)示意圖可知電解液中含H⁺，負(fù)極上甲醇失去電子生成CO₂和H⁺，所以電極方程式為：CH₃OH—6e?+H₂O=CO₂+6H⁺
（2）①處理鉻污染的原理是Fe做陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：Fe—2e?=Fe²⁺，Cr₂O₇²?氧化Fe²⁺，Cr₂O₇²?被還原為Cr³⁺，根據(jù)化合價(jià)的變化，對(duì)應(yīng)關(guān)系為：Cr₂O₇²?~ 6Fe²⁺ ~6Fe，1molCr₂O₇^2－完全生成Cr(OH)₃沉淀，陽(yáng)極反應(yīng)的Fe為6mol，外電路通過電子的物質(zhì)的量為12mol。
②溶液的pH=6，則c（OH?）=10^-8mol?L?¹，帶入溶度積公式可得：c（Cr³⁺）（10^-8mol?L?¹）³=10^-32(mol?L?¹)⁴，解得c（Cr³⁺）=10^-8mol?L?¹ < 10^-5mol?L?¹，能直接排放。
（3）為NH₄⁺水解平衡常數(shù)的倒數(shù)，NH₄Cl溶液中加入少量NaOH，平衡常數(shù)不變，則該比值不變；根據(jù)鹽類的水解與弱電解質(zhì)電離的關(guān)系，水解平衡常數(shù)K_h=K_w/K_b=1.0×10^-14mol²/L²÷(1.8×10^-5mol?L?¹)=5.56×10^-10mol?L?¹，則c(NH₃?H₂O)?c(H⁺)/c(NH₄⁺)=5.56×10^-10mol?L?¹，因?yàn)閏(NH₃?H₂O)≈c(H⁺)，c(NH₄⁺)≈1mol?L?¹，帶入計(jì)算式可得c(H⁺)=2.36×10^-5mol?L?¹。