Question

【題目】（1）某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag＋Cl2＝2AgCl。

①正極反應為_________。

②當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少______mol離子。

（2）最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為：

①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+

②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+

該裝置工作時，陰極的電極反應：_________；協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應：___________；若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為_______性（堿性、中性、酸性）

（3）以石墨為電極，電解Pb(NO3)2溶液制備PbO2，若電解過程中以鉛蓄電池為電源，當電解裝置中陽極增重23.9g時(忽略副反應)，理論上蓄電池正極極增重______g。

（4）電化學降解法可用于處理酸性硝酸鹽污水，設計一電解池（如圖所示）。 若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為____g。

Answer 1

【答案】Cl2+2e—=2Cl— 0.02 CO2+2H++2e-=CO+H2O CO2+H2S=CO+H2O+S 酸性 6.4 14.4

【解析】

（1）根據(jù)電池總反應為2Ag+Cl2═2AgCl可知，Ag失電子作負極失電子生成AgCl，氯氣在正極上得電子生成氯離子，電極反應式為Cl2+2e-═2Cl-；

(2) 根據(jù)示意圖可知， ZnO@石墨烯作陰極，CO2被還原生成CO；石墨烯失電子作陽極，陽極Fe2+失電子生成Fe3+，Fe3+繼續(xù)與H2S反應生成Fe2+與S，故協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應為CO2+H2S=

CO+H2O+S，且陽極的電勢高；Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性條件下存在；

（3）電解Pb(NO3)2溶液制備PbO2時，陽極上鉛離子失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化鉛，電極反應式為Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，蓄電池正極為PbO2，PbO2得電子發(fā)生還原反應生成電極反應式為PbO2+2e-+ +4H++SO42-= PbSO4+ 2H2O；

（4）根據(jù)圖知，電解槽右邊部分N元素化合價由+5價變?yōu)?/span>0價，所以硝酸根離子發(fā)生還原反應，則Ag-Pt電極為陰極、Pt電極為陽極，陰極的電極反應式為2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O，陽極的電極反應式為2H2O-4e-═4H++O2↑。

（1）①根據(jù)電池總反應為2Ag+Cl2═2AgCl可知，氯氣在正極上得電子生成氯離子，電極反應式為Cl2+2e-═2Cl-，故答案為：Cl2+2e-═2Cl-；

②放電時，當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)的電極放電產(chǎn)生0.01 mol Ag＋，與電解質(zhì)中的0.01 mol Cl－結(jié)合生成AgCl沉淀，同時約有0.01 mol H＋通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)溶液中，則交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子，故答案為：0.02；

（2）石墨烯失電子作陽極，ZnO@石墨烯作陰極，CO2被還原生成CO，電極反應式為CO2+2H++2e-=CO+H2O；石墨烯失電子作陽極，陽極Fe2+失電子生成Fe3+，Fe3+繼續(xù)與H2S反應生成Fe2+與S，故協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應為CO2+H2S=CO+H2O+S，Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性條件下存在，故答案為：CO2+2H++2e-=CO+H2O；CO2+H2S=CO+H2O+S；酸性；

（3）電解Pb(NO3)2溶液制備PbO2時，陽極上鉛離子失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化鉛，電極反應式為Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，23.9g PbO2的物質(zhì)的量為0.1mol，反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.2mol，蓄電池正極為PbO2，PbO2得電子發(fā)生還原反應生成電極反應式為PbO2+2e-+ +4H++SO42-= PbSO4+ 2H2O，由電極反應式可知，當PbO2得到2mol電子時，正極增重64g，則反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.2mol，正極增重6.4g，故答案為：6.4；

（4）轉(zhuǎn)移2mol電子時，陽極（陽極反應為H2O失電子氧化為O2和H+）消耗1mol水，產(chǎn)生2molH+進入陰極室，陽極室質(zhì)量減少18g；陰極的電極反應式為2NO3-+6H++10e-=N2↑+6OH-，轉(zhuǎn)移2mol電子，陰極室中放出0.2molN2（5.6g），同時有2molH+（2g）進入陰極室，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。