《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

19.(14分)(2025·山东日照期中)二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO - 空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题:
　　　　　　　　　　
(1)甲池在放电过程中的负极反应式为______________________________。
(2)乙池中通入废气SO₂的电极为__________极,电池总反应的离子方程式为____________________________。
(3)b为__________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L⁻¹的盐酸时,M室中的溶液的质量变化为__________(溶液体积变化忽略不计)。
(4)若在标准状况下,甲池有5.6 L O₂参加反应,则乙池中处理废气(SO₂和NO)的总体积为__________L。

答案：
(1)NO + 2H₂O - 3e⁻ = NO₃⁻ + 4H⁺
(2)阳　5SO₂ + 2NO + 8H₂O 电解 2NH₄⁺ + 5SO₄²⁻ + 8H⁺
(3)阴　减小18g　
(4)15.68
解析：
(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO + 2H₂O - 3e⁻ = NO₃⁻ + 4H⁺。
(2)乙池中通入废气SO₂的电极连接电源的正极，为阳极；阳极的二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极的一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应的离子方程式为5SO₂ + 2NO + 8H₂O 电解 2NH₄⁺ + 5SO₄²⁻ + 8H⁺。
(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4L浓度为0.6mol·L⁻¹盐酸时，迁移过来的氢离子为4L×(0.6mol·L⁻¹ - 0.1mol·L⁻¹) = 2mol；2H₂O - 4e⁻ = 4H⁺ + O₂↑，则反应1mol水，M室中溶液的质量变化为减小1mol×18g·mol⁻¹ = 18g。
(4)乙池中SO₂转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若标准状况下，甲池有5.6LO₂(为0.25mol)参加反应，根据得失电子守恒可知O₂~4e⁻~2SO₂~4/5NO，则乙池中处理废气(SO₂和NO)共0.7mol，总体积为15.68L。