Question

【題目】電化學(xué)在生產(chǎn)生活中都具有重要的作用和意義。

(1)圖1為綠色電源“二甲醚(CH3OCH3)燃料電池”的工作原理示意圖，該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_________。

(2)制備焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖2所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_______。電解后，____室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。

(3)二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑，回答下列問題：

實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉）為原料，通過以下過程制備ClO2，電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。溶液X中大量存在的陰離子有________________。

(4)測(cè)定混合氣中ClO2的含量：

Ⅰ.在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50 mL水溶解后，再加入3 mL稀硫酸。將一定量的混合氣體通入混合溶液中充分吸收。

Ⅱ.用0.1000 mol·L-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-)，以淀粉溶液為指示劑顯示終點(diǎn)時(shí)共用去20.00 mL硫代硫酸鈉溶液。

①錐形瓶?jī)?nèi)ClO2與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式為__________________。

②測(cè)得混合氣中ClO2的質(zhì)量為______。

③測(cè)定混合氣中ClO2的含量的操作中可能使測(cè)定結(jié)果偏低的是____(填字母)。

a.滴定管未潤(rùn)洗就直接注入硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液

b.滴定管讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，開始仰視讀數(shù)，滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù)

c.錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥

Answer 1

【答案】CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ 2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O a NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3 Cl-、OH- 2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O 0.0270g（或0.027g） b

【解析】

（1）負(fù)極上二甲醚失去電子生成二氧化碳，電解硫酸鈉溶液；

（2）由圖可知，左側(cè)為陽(yáng)極，氫氧根離子失去電子，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)；
（3）由生產(chǎn)流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進(jìn)行電解，陰極生成氫氣，陽(yáng)極生成NCl3，電解方程式為NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3，在NCl3溶液中加入NaClO2，可生成ClO2、NH3和X，X中含Cl-、OH-；
（4）①ClO2與碘化鉀發(fā)生氧化還原分別生成氯離子與碘單質(zhì)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律配平即可；

②淀粉遇碘變藍(lán)，發(fā)生2ClO2+10I-+8H+═2Cl-+5I2+4H2O、I2+2S2O32-═2I-+S4O62-，結(jié)合2ClO2～5I2～10Na2S2O3計(jì)算；
③消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏小時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏低。

(1)該電池中，負(fù)極二甲醚發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，其負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，

故答案為：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+；

(2)電解池陽(yáng)極為稀硫酸溶液，電解質(zhì)溶液顯酸性，電解池陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以應(yīng)為H2O放電，產(chǎn)生O2和H+，則電極反應(yīng)為：2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O；溶液中分隔各個(gè)室的膜為陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，H+通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室，和a室的SO32-發(fā)生反應(yīng)：H++SO32-=HSO3-，因此電解后，a室的NaHSO3濃度增加；NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得Na2S2O5，該過程的化學(xué)方程式2NaHSO3=Na2S2O5+H2O，

故答案為：2H2O－4e－=4H++O2↑或4OH-－4e- =O2↑+2H2O；a；

(3)根據(jù)上述分析，結(jié)合氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知，電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3，NCl3和NaClO2溶液反應(yīng)：NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，所以溶液X中大量存在的陰離子有Cl-、OH-，

故答案為：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3； Cl-、OH-；

(4)①ClO2與碘化鉀發(fā)生氧化還原分別生成氯離子與碘單質(zhì)，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒和電荷守恒、原子守恒可知，該反應(yīng)的離子方程式為：2ClO2+10I-+8H+═2Cl-+5I2+4H2O；

②滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變，

含有Na2S2O3物質(zhì)的量為0.02L×0.1mol/L=0.002mol，則根據(jù)2ClO2～5I2～10Na2S2O3，n(ClO2)=n(Na2S2O3)，則n(ClO2)=0.0004 mol，所以m(ClO2)=0.004mol×67.5g/mol=0.0270g（或0.027g）；

②a. 滴定管未潤(rùn)洗就直接注入硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液，消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大，測(cè)定結(jié)果偏高，故不選；

b. 滴定管讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，開始仰視讀數(shù)，滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏小時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏低，故選；

c. 錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥，對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響，故不選；

故答案為：b。