物质的转化关系如图所示(有的反应可能在水溶液中进行)。其中甲为淡黄色固体化合物,乙为金属单质,G为酸,乙在G的浓溶液中发生钝化,用两根玻璃棒分别蘸取化合物A、G的浓溶液并使它们接近,有大量白烟生成。请回答下列问题:
(1)写出甲的电子式: 。
(2)写出反应Ⅰ的化学方程式: 。
(3)A溶于水得到溶液X,在25 ℃下,将a mol·L-1的X与b mol·L-1的G溶液等体积混合,溶液显中性,则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ,
用含a和b的代数式表示出该混合溶液中X的电离平衡常数 。
(4)工业上采用的一种污水处理方法是:保持污水的pH在5.0～6.0之间,通过如图装置处理污水。
①电解池阳极发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是:Ⅰ. ;Ⅱ. 。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分Y物质参加循环(见上图)。Y物质的化学式是 。
(1)Na+
]2-Na+
(2)4NH3+5O2
4NO+6H2O
(3)c(NO3-)=c(NH4+)＞c(OH-)=c(H+) K=
(4)①Al-3e-=Al3+ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ ②CO2
(1)甲为淡黄色固体化合物且能与水反应,应为Na2O2。乙为金属单质且在酸G的浓溶液中发生钝化,G为H2SO4或HNO3, G的浓溶液与A的浓溶液接近能产生白烟,说明G具有挥发性,故G为HNO3,A为NH3;NH3与O2反应生成NO和H2O,再结合B能与甲(Na2O2)反应,故B为H2O,C为NO,E为NO2。根据Na2O2与H2O的反应,可知D为NaOH,乙能与NaOH溶液反应,应为Al。
(2)A为NH3,反应Ⅰ的化学方程式:4NH3+5O2
4NO+6H2O。
(3)A溶于水得到一水合氨,与HNO3反应,根据溶液显中性,则有c(OH-)=c(H+),结合电中性,可知c(NO3-)=c(NH4+)=
mol·L-1。电离平衡常数K=
,c(OH-)=10-7mol·L-1、
c(NH3·H2O)=
mol·L-1,故K=。
(4)①在甲烷燃料电池中,通入空气的电极为正极,与之相连的电极为阳极,故单质乙(Al)本身被氧化为Al3+;结合“一个反应生成一种无色气体”可知溶液中的OH-被氧化为O2。 ②甲烷燃料电池中CH4在负极被氧化为CO2,故循环的Y物质应为CO2。