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利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO-(其中C元素的化合价为+2价),装置如图1所示。

(1)在该装置中,左侧Pt电极为
阳极
阳极
。(填“阴极”或“阳极”)
(2)装置工作时,阴极除有HCOO-生成外,还可能生成副产物降低电解效率。
已知:电解效率=
一段时间内生成目标产物转移电子数
一段时间内电解池转移电子总数

①副产物可能是
CO(或H2
CO(或H2
。(写出一种即可)
②标准状况下,当阳极生成氧气体积为224mL时,测得整个阴极区内的c(HCOO-)=0.017mol/L,电解效率为
85%
85%
。(忽略电解前后溶液的体积变化)
(3)研究表明,溶液pH会影响CO2转化为HCOO-的效率。图2是CO2(以H2CO3计) 在水溶液中各种存在形式的物质的量分数δ随pH变化的情况。
①pH>12时,CO2几乎未转化为HCOO-,此时CO2在溶液中的主要存在形式为
CO
2
-
3
CO
2
-
3

②pH=8.5时,CO2的转化效率较高,溶液中相应的电极反应式为
H2O+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2OH-(或3
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2
CO
2
-
3
+H2O)
H2O+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2OH-(或3
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2
CO
2
-
3
+H2O)
。有人认为,在此条件下装置工作一段时间后,阴极附近溶液的pH几乎不发生变化(忽略电解前后溶液的体积变化)。你是否同意他的观点,并请说明理由:
同意,阴极发生电极反应H2O+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2OH-的同时,阳极发生电极反应2H2O-4e-=O2+4H+,当外电路转移2mol电子时,2molH+通过质子交换膜向阴极移动,恰好与阴极生成的2molOH-中和;电子或电荷守恒;H+通过质子交换膜移动
同意,阴极发生电极反应H2O+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2OH-的同时,阳极发生电极反应2H2O-4e-=O2+4H+,当外电路转移2mol电子时,2molH+通过质子交换膜向阴极移动,恰好与阴极生成的2molOH-中和;电子或电荷守恒;H+通过质子交换膜移动

【答案】阳极;CO(或H2);85%;
CO
2
-
3
;H2O+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2OH-(或3
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2
CO
2
-
3
+H2O);同意,阴极发生电极反应H2O+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+2OH-的同时,阳极发生电极反应2H2O-4e-=O2+4H+,当外电路转移2mol电子时,2molH+通过质子交换膜向阴极移动,恰好与阴极生成的2molOH-中和;电子或电荷守恒;H+通过质子交换膜移动
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:52引用:3难度:0.5
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