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【题目】利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水,如下图所示;电解过程中溶液发生反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

(1)甲池工作时,NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5,可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的 极;石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为 。

(2)工作时,甲池内的NO3-离子向 极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”);在相同条件下,消耗的O2和NO2的体积比为 。

(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为 。

(4)若溶液中减少了0.01 mol Cr2O72-,则电路中至少转移了 mol电子。

(5)向完全还原为Cr3+的乙池工业废水中滴加NaOH溶液,可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去,已知Cr(OH)3存在以下溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=1.0×10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol·L-1,溶液的pH应调至 。

【答案】(1)正 (1分) NO2+NO3--e-=N2O5 (2分)

(2)石墨Ⅰ (1分) 1:4 (2分)

(3)Fe-2e-=Fe2+ (2分)

(4)0.12 (0.06不给分)(2分)

(5)5 (2分)

【解析】

试题分析:(1)根据图示知甲池为燃料电池,电池工作时,石墨Ⅰ附近NO2转变成N2O5,发生氧化反应,电极反应式为NO2+NO3--e-=N2O5;石墨Ⅱ是电池的正极,氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2N2O54NO3—。

(2)电池工作时,电解质中阴离子移向负极,即甲池内的NO3-离子向石墨Ⅰ极移动;根据两极的电极反应式NO2+NO3--e-=N2O5、O2+4e-+2N2O54NO3—,利用电子守恒分析在相同条件下,消耗的O2和NO2的体积比为1:4。

(3)乙池为电解池,Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极,发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+。

(4)根据反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O知若溶液中减少了0.01 mol Cr2O72-,则参加反应的Fe2+为0.06mol,根据电极反应:Fe-2e-=Fe2+知电路中至少转移了0.12mol电子。

(5)常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=1.0×10-32,c(Cr3+)=10-5mol·L-1,则c3(OH-)=1.0×10-27,c(OH-)=1.0×10-9 mol·L-1,c(H+)=10-5mol·L-1,溶液的pH应调至5。

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电离能(KJ/mol)

I1

I2

I3

I4

A

932

1821

15399

21771

B

738

1451

7733

10540

①某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如下图所示,该同学所画的电子排布图违背 ,B元素位于周期表五个区域中的 区。

②ACl2分子中A的杂化类型为 ,ACl2的空间构型为 。

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①以体心立方堆积形成的金属铁中,其原子的配位数为 。

②写出一种与CN-互为等电子体的单质的电子式 。

③六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]4-中不存在 。

A.共价键

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C.配位键

D.σ键

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