用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含的酸性废水，最终可将转化成Cr(OH)3沉淀而除去，...

工业上常用Fe作电极电解处理含Cr2O72-的酸性废水,最终使铬元素以Cr(OH)3沉淀的形式除去。某科研小组用该原理处理污水,设计装置如图所示。下列说法一定不正确的是

A．燃料电池中若有1.6 g CH4参加反应,则甲中C电极理论上生成气体体积为8.96 L

B．实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,可加入适量的Na2SO4

C．该燃料电池正极的电极反应式为:O2+4e-+2CO22

D．甲中阳极附近溶液中的离子反应方程式是: +6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O

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用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含的酸性废水，最终可将转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是

A.电极N为负极，Fe(Ⅱ)为阳极

B.电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出

C.M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－═＋6H2O

D.电路中每转移6mol电子，最多有1mol被还原

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电化学在我们的生产生活中占有越来越重要的地位。

(1)燃料电池是一种绿色环保、高效的化学电源。则上图甲池中负极反应式为________。

(2)用甲醇燃料电池电解2L，1mol/L硫酸铜溶液，一段时间后:两极共收集到标准状况下的气体89.6L，则电路中共转移_________mol电子。

(3)利用电化学原理，模拟工业电解法来处理含废水，如上图所示。

①阳极的电极反应式为______________。

②电解过程中溶液中发生的反应离子方程式为______________。

③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Kgp=c(Cr3+).c3(OH-)=1.0×10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至______________。

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现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72‾）时，实验室利用如图装置模拟该法：

（1）N电极的电极反应式为______________________．

（2）请完成电解池中Cr2O72‾转化为Cr3+的离子反应方程式：______________

Cr2O72‾+　　Fe2++　　═　　Cr3++　　Fe3++　　　 　

（3）处理废水时，最后Cr3+以Cr（OH）3形式除去，当c（Cr3+）=1×10‾5mol•L﹣1 时，Cr3+沉淀完全，此时溶液的pH=_______． （已知，Ksp=6.4×10‾31，lg2=0.3）

（4）若燃料电池改用KOH溶液作电解质溶液，则M极的电极反应式为：____________________

（5）已知H2B在溶液中的电离方程式：H2B=H++HB﹣，HB﹣⇌H++B2﹣．下列叙述一定正确的是（____）

A．Na2B溶液存在H2B　　　　　　 B．NaHB溶液一定显碱性

C．NaHB溶液一定显酸性　　　　 D．NaHB溶液与稀盐酸反应的离子方程式是HB﹣+H+=H2B

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（12分）工业废水中常含有一定量的Cr2O，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是行之有效的除去铬的方法之一。该法用Fe和石墨作电极电解含Cr2O的酸性废水，最终将铬转化为Cr(OH)3沉淀，达到净化目的。某科研小组利用以上方法处理污水，设计了熔融盐电池和污水电解装置如下图所示。

（1）Fe电极为　　　　　　 （填“M”或“N”）；电解时　　　　　 (填“能”或“不能”)否用Cu电极来代替Fe电极，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

阴极附近的沉淀有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）图中熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、CH4为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。已知，该熔融盐电池的负极的电极反应是CH4–8e–+4CO32–==5CO2+2H2O，则正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　 。

（4）实验过程中，若电解池阴极材料质量不变，产生4.48L（标准状况）气体时，熔融盐燃料电池消耗CH4的体积为　　　　　　　　　　　　　　 L（标准状况）。

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电化学知识在物质制备领域的应用前景看好。

(1)从环境保护的角度看，制备一种新型多功能水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4)较好的方法为电解法，其装置如图①所示。其总反应方程式为：Fe+2OH-+2H2O=+3H2↑。

①电解过程中Fe作______极，电极反应式为_________；离子交换膜为______离子交换膜(填“阳”、“阴”)；电解时阳极区pH_____、阴极区pH_____(填升高、降低、不变)。

②“镁一次氯酸盐”燃料电池也可为图①装置提供电能，该电池电极为镁合金和铂合金，其工作原理如图②所示。b为该燃料电池的______(填“正”或“负”)极。当有49.8gNa2FeO4生成时消耗C1O-的物质的量为_____mol；若用此燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有)。处理废水时，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，当c(Cr3+)=1×10-8mol/L时，Cr3+沉淀完全，此时溶液的pH=________(已知Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32)

(2)电解Na2SO4溶液生产H2SO4和烧碱的装置如图③所示(已知：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为2:1。则丁为________；c极的电极反应式为________；电解一段时间，当产生0.2mol气体乙时，通过离子交换膜e的离子的质量为_____g。

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2020年化学科学家用微生物燃料电池作电源进行模拟消除酸性工业废水中的重铬酸根离子(Cr2O72-)的示意图如图所示，反应一段时间后，在装置②中得到Fe(OH)3和Cr(OH)3两种沉淀。已知6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。下列说法错误的是（　　 ）

A.装置①中，a极的电极反应为HS--8e-+4H2O=SO42-+9H+

B.向装置②中加入适量Na2SO4，其主要作用是增强溶液的导电性

C.装置①中，b极上消耗的n(O2)与装置②中惰性电极上生成的n(生成物)相等

D.当装置①中有0.6mol H+通过质子交换膜时，装置②中产生0.4mol沉淀

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用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO43-以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　　 )

A. 若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO43-除去

B. X极为石墨，该电极上发生氧化反应

C. 电解过程中Y极周围溶液的pH减小

D. 电解时废水中会发生反应:4Fe2++O2+4H++4PO43- =4FePO4↓+2H2O

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电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。电解法处理酸性含铬废水（主要含有）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是

A.阴极电极反应式：2H++2e-=H2↑

B.阳极电极反应式：Fe-2e-=Fe2+

C.当生成1molCr(OH)3时，电路中转移电子的物质的量至少为3mol

D.电解过程中水解平衡右移有Fe(OH)3沉淀生成

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K2Cr2O7是一种有致癌性的强氧化剂，含Cr2O72—的酸性工业废水必须经过处理才能排放。工业上通常采用Fe电极电解法处理，调节pH值使之以Cr(OH)3沉淀形式除去。某化学兴趣小组在实验室里探究了该处理工艺，具体实验日志如下：

I.原理探查

查阅文献发现，电解时阳极产生Fe2+，在阴极附近（如图），Cr2O72—被Fe2+还原成Cr3+，而Fe3+则在阴极表面还原为Fe2+，如此循环。

(1)用离子方程式表示Cr2O72—与Fe2+的反应：______________________________。

II.实验探究

实验一：探究不同电压对Cr2O72-降解效率的影响

各取6份100 mL 1 mol/L 酸性K2Cr2O7溶液，均以Fe为电极，分别用不同电压电解5 min。取电解后溶液10 mL，测定Cr2O72-的含量，所测溶液中Cr2O72-物质的量与电解电压关系如下图所示。（假设电解前后溶液体积不变）

(2)实验结果显示，最佳电解电压应选择_______V。

(3)电压为6 V时，用Cr2O72-表示5 min内平均反应速率为_________mol·L—1·min—1。

(4)当电压高于3 V时，阴阳两极在电解过程中不断有气泡产生，且测得体积比约等于2:1。因此，阳极产生气泡的电极反应式为：__________________________________。

实验二：探究其他影响Cr2O72-降解效率的因素

以1A电流电解500mL K2Cr2O7稀溶液，通电时间30min，考察影响Cr2O72-降解效率的其他因素。具体方法和数据如下表所示。

(5)以上实验中，Cr2O72-降解效率最高的是实验组_____（填编号），该实验组阳极电极反应式为：__________________________________。

(6)对比②和③，Cr2O72-降解效率③＞②的原因是：__________________________。

(7)由实验组①和②，可认为Cr2O72-能直接在阴极放电还原，电极反应式为：__________________________________。

(8)法拉第提出了电解定律，为电化学的发展作出了巨大贡献。根据法拉第电解定律： Q=It=n(e-)F，[I为电流强度单位为A，t为时间单位为s,n(e-)为通过电路的电子的物质的量，F为法拉第常数（每摩电子电量，F＝96500 C·mol-1）]，则实验组②中的电流效率＝______________。（保留三位有效数字；假设电解前后溶液体积不变，且没有副反应发生。）

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