第四章微专题13电化学原理在污染治理中的应用.docxVIP

微专题13电化学原理在污染治理中的应用

利用电化学原理把空气、水中的污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。

1．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是()

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜

C．电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋

D．当有4.48LNO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8mol

答案C

解析由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极，电流由正极经导线流向负极，故A正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与OH－反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；当有4.48L即0.2molNO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.2mol×(4－0)＝0.8mol，故D正确。

2．铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NOeq\o\al(－,3)，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是()

A．H＋由右室进入左室

B．Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用

C．阴极反应式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O

D．若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6L甲烷时，理论上可转化2molHNO2

答案C

解析A项，根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NOeq\o\al(－,3)，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质N2，阴极反应式为2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正确；D项，标准状况下，33.6L甲烷参与反应转移电子物质的量为eq\f(33.6×8,22.4)mol＝12mol，理论上可转化HNO2的物质的量为eq\f(12×2,6)mol＝4mol，错误。

3．最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋

②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是()

A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性

答案C

解析由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。

4．(2020·南京月考)H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－632kJ·mol－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是()

A．电极a为电池的正极

B．电极b上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．电路中每流过4mol电子，电池内部释放632kJ热能

D．每17gH2S参与反应，有1molH＋经质子膜进入正极区

答案D

解析由2H2S＋O2===S2＋2H2O得出负极H2S失电子发生氧化反应，则电极a为电池的负极，故A错误；正极O2得电子发生还原反应，所以电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故B错误；电路中每流过4mol电子，则消耗1mol氧气，但