Question

5．電化學(xué)原理在生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛．請回答下列問題：

（1）通過SO₂傳感器可監(jiān)測大氣中SO₂的含量，其工作原理如圖1所示．
①固體電解質(zhì)中O^2-向負(fù)極移動（填“正”或“負(fù)”）．
②寫出V₂O₅電極的電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃．
（2）如圖所示裝置I是一種可充電電池，裝置Ⅱ是一種以石墨為電極的家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器．裝置I中離子交換膜只允許Na⁺通過，充放電的化學(xué)方程式為：2Na₂S₂+NaBr₃$?_{充電}^{放電}$ Na₂S₄+3NaBr
①負(fù)極區(qū)電解質(zhì)為Na₂S₂、Na₂S₄（用化學(xué)式表示）
②家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
③閉合開關(guān)K，當(dāng)有0.04mol Na⁺通過離子交換膜時(shí)，a電極上析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為448 mL．
（3）金屬釩（V）在材料科學(xué)上有重要作用，被稱為“合金的維生素”．在測定礦石中釩的含量時(shí)有如下操作：用已知濃度的硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液，滴定（VO₂）₂SO₄溶液．
①完成滴定過程的離子反應(yīng)方程式，方框內(nèi)填數(shù)字，短線上填物質(zhì)的化學(xué)式或離子符號．
□VO₂⁺+□H₂C₂O₄+□2H⁺→□VO²⁺+□CO₂+□2H₂O
②當(dāng)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體11.2升時(shí)，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為0.5N_A．

Answer 1

分析 （1）①原電池中陰離子移向負(fù)極；
②在V₂O₅電極上，SO₂失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO₃；
（2）①原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
②氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉和氯化鈉；
③a極生成氯氣，b極生成氫氣，當(dāng)有0.04mol Na⁺通過離子交換膜時(shí)，有0.04mol氫離子放電；
（3）①根據(jù)元素守恒知，生成物中還含有H₂O，該反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行的反應(yīng)，所以反應(yīng)物中還含有氫離子，該反應(yīng)中V元素化合價(jià)由+5價(jià)變?yōu)?4價(jià)，草酸中C元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?4價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式；
②生成的氣體是二氧化碳，根據(jù)二氧化碳和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)目．

解答 解：（1）①原電池中陰離子移向負(fù)極，故答案為：負(fù)；
②在V₂O₅電極上，SO₂失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO₃，電極方程式為：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃，
故答案為：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃；
（2）①原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所含元素化合價(jià)升高，所以負(fù)極區(qū)電解質(zhì)為：Na₂S₂、Na₂S₄，
故答案為：Na₂S₂、Na₂S₄；
②氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉和氯化鈉，則離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
③a極生成氯氣，b極生成氫氣，當(dāng)有0.04mol Na⁺通過離子交換膜時(shí)，有0.04mol氫離子放電，生成氫氣0.02mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為：0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故答案為：448；
（3）①根據(jù)元素守恒知，生成物中還含有H₂O，該反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行的反應(yīng)，所以反應(yīng)物中還含有氫離子，該反應(yīng)中V元素化合價(jià)由+5價(jià)變?yōu)?4價(jià)，草酸中C元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?4價(jià)，其轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為2，所以VO₂⁺的計(jì)量數(shù)是2、H₂C₂O₄的計(jì)量數(shù)是1，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O，故答案為：2；1；2H⁺；2；2；2H₂O；
②生成的氣體是二氧化碳，設(shè)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為x
2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O 轉(zhuǎn)移電子數(shù)
                     44.8L         2N_A
                      11.2L         x
44.8L：2N_A：11.2L：x
x=$\frac{2{N}_{A}×11.2L}{44.8L}$=0.5N_A，故答案為：0.5N_A．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)配平、根據(jù)方程式計(jì)算等知識點(diǎn)，側(cè)重考查分析問題能力、計(jì)算能力，熟悉元素化合價(jià)是解本題關(guān)鍵，注意有機(jī)物中C元素化合價(jià)判斷方法，題目難度中等．