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 CO2-3CO2-3。
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3HCO-3+2e-=HCOO-+2CO2-3+H2O)H2O+HCO-3+2e-=HCOO-+2OH-(或3HCO-3+2e-=HCOO-+2CO2-3+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。
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
CO
2
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
【考点】原电池与电解池的综合;电解原理.
【答案】阳极;CO(或H2);85%;;H2O++2e-=HCOO-+2OH-(或3+2e-=HCOO-+2+H2O);同意,阴极发生电极反应H2O++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
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
【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