Question

【題目】SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種氣體，對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）利用電化學原理將CO、SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料，裝置如圖1所示：

①若A為CO，B為H2，C為CH3OH，則通入CO的為_________極(填“正”或“負”)。

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負極的電極反應式為：___________________________。

（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）直接做燃料，其工作原理如圖2所示。

①電池總反應為____________________________________________。

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21.6g，電解后溶液體積為2L，溶液的pH約為___________。

（3）某研究小組利用下列裝置用N2O4生產(chǎn)新型硝化劑N2O5。

①現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。在該電極上同時還引入CO2的目的是__________________________。

②電解過程中，生成N2O5的電極反應方程式為_________________________________________。

Answer 1

【答案】 正 SO2+2H2O-2e-=SO42-+ 4H+ CO+H2+O2=CO2+H2O 1 氧氣可以和二氧化碳共同轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，保持熔融鹽的成分不變 N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

【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極，該反應中C元素化合價由+2價變?yōu)?/span>-2價、H元素化合價由0價變?yōu)?/span>+1價，所以CO是氧化劑，則通入CO的電極為正極，故答案為：正；

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，負極上二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故答案為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；

(2)①該燃料電池中，負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，正極上是氧氣得電子的還原反應，電池總反應為一氧化碳、氫氣與氧氣反應生成二氧化碳和水，總反應方程式為：CO+H2+O2=CO2+H2O，故答案為：CO+H2+O2=CO2+H2O；

②電解足量的硝酸銀溶液，陽極為氫氧根失電子生成氧氣，陰極上發(fā)生反應：Ag++e-=Ag，產(chǎn)物的質(zhì)量為21.6g即0.2mol，轉(zhuǎn)移電子是0.2mol，在陽極上：4OH--4e-=2H2O+O2↑，產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是0.05mol，體積是1.12L，則消耗氫氧根的物質(zhì)的量為0.2mol，則溶液中氫離子為0.2mol，c(H+)==0.1mol/L，所以溶液的pH為1，故答案為：1；

(3)①在正極上，氧氣得電子生成的氧離子可以和二氧化碳結(jié)合為碳酸根離子，可以保持熔融鹽的成分不變，故答案為：氧氣可以和二氧化碳共同轉(zhuǎn)化為碳酸根離子；可以保持熔融鹽的成分不變；

②N2O5中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價，因此應該在左側(cè)生成N2O5，即在陽極區(qū)域生成，據(jù)電極反應離子放電順序可知：陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑的反應，則陽極為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，故答案為：N2O4+HNO3-2e-=2N2O5+2H+。