Question

19．電解法在金屬精煉、保護環(huán)境、處理廢水中起著十分重要的作用．
（1）圖1為電解精煉銀的示意圖，若b極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為NO₃^-+3e-+4H⁺=NO↑+2H₂O或NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．

（2）電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr₂O₇^2-）時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應(yīng)
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃形式除去．回答下列問題：
①當(dāng)生成1mol Cr（OH）₃時，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量至少為6mol．
②電解過程中有Fe（OH）₃沉淀生成，原因是陽極生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-氧化Fe³⁺，陰極H⁺放電，隨著溶液中的酸性下降，使Fe³⁺的水解平衡右移，生成Fe（OH）₃沉淀．
（3）電解降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．電解降解NO₃^-的原理如圖2所示．
①電源正極為A（填A(yù)或B）．
②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差（△m_左-△m_右）為14.4g．

Answer 1

分析 （1）b電極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NO或NO₂；
（2）①根據(jù)Cr原子守恒知，當(dāng)生成1mol Cr（OH）₃時，消耗1molCr³⁺，生成1molCr³⁺，消耗3molFe²⁺，生成3molFe²⁺轉(zhuǎn)移6mol電子；
②陽極生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-氧化Fe³⁺，陰極H⁺放電，同時生成OH^-；
（3）①根據(jù)圖知，硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氮氣，為陰極，陰極連接電源負(fù)極；
②轉(zhuǎn)移2mol電子時，陽極（陽極反應(yīng)為H₂O失電子氧化為O₂和H⁺）消耗1mol水，產(chǎn)生2molH⁺進(jìn)入陰極室，陽極室質(zhì)量減少18g；陰極室中放出0.2molN₂（5.6g），同時有2molH⁺（2g）進(jìn)入陰極室，因此陰極室質(zhì)量減少3.6g，得到膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差．

解答 解：（1）b電極上生成紅棕色氣體，說明b電極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NO或NO₂，生成的NO被氧氣氧化生成二氧化氮，電極反應(yīng)式為NO₃^-+3e-+4H⁺=NO↑+2H₂O或NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案為：NO₃^-+3e-+4H⁺=NO↑+2H₂O或NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（2）①根據(jù)Cr原子守恒知，當(dāng)生成1mol Cr（OH）₃時，消耗1molCr³⁺，生成1molCr³⁺，消耗3molFe²⁺，生成3molFe²⁺轉(zhuǎn)移6mol電子，故答案為：6；
②陽極生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-氧化Fe³⁺，陰極H⁺放電，同時生成OH^-，隨著溶液中的酸性下降，使Fe³⁺的水解平衡右移，生成Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：陽極生成的Fe²⁺被溶液中的Cr₂O₇^2-氧化Fe³⁺，陰極H⁺放電，隨著溶液中的酸性下降，使Fe³⁺的水解平衡右移，生成Fe（OH）₃沉淀；
（3）①根據(jù)圖知，硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氮氣，為陰極，陰極連接電源負(fù)極，所以B為負(fù)極，則A為正極，故答案為：A；
②轉(zhuǎn)移2mol電子時，陽極（陽極反應(yīng)為H₂O失電子氧化為O₂和H⁺）消耗1mol水，產(chǎn)生2molH⁺進(jìn)入陰極室，陽極室質(zhì)量減少18g；陰極室中放出0.2molN₂（5.6g），同時有2molH⁺（2g）進(jìn)入陰極室，因此陰極室質(zhì)量減少3.6g，故膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g；
故答案為：14.4．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)、物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化是解本題關(guān)鍵，難點是（3）②的計算，易漏掉陰極室進(jìn)入的氫離子而導(dǎo)致錯誤，題目難度中等．