Question

【題目】我國科研工作者發展了陰極還原電沉積制備高性能氧化鈰電極材料的新方法。以石墨為電極，經歷以下過程：①在電場的作用下，將電解液中的硝酸根離子插入石墨層間；②改變電流方向，已插入的和到達電極附近的NO3-放電，產生OH-和NO；③OH-與Ce3+結合形成氫氧化鈰，氫氧化鈰進一步失水氧化形成氧化鈰(CeO2)。圖示如圖。已知298K時，Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20，當離子濃度≤10-5mol·L-1時，可認為沉淀完全。下列說法錯誤的是（ ）

A.過程①，1接3，2接4；過程②，1接5，2接6

B.過程②，陰極電極反應為NO+H2O+2e-=2OH-+NO

C.室溫下，要保證電解液中Ce3+沉淀完全，陰極附近溶液的pH應不小于9

D.過程③，發生的反應為Ce3++3OH-=Ce(OH)3↓，4Ce(OH)3+O2=4CeO2+6H2O

Answer 1

【答案】A

【解析】

A．過程①的目的是在電場作用下，將電解液中的硝酸根離子插入石墨層間，陰離子移動到石墨層，根據在電解池中，陰離子向陽極移動，由圖示可判斷右邊為陽極，接電源的正極，所以2接6，1接5；過程②，已插入和到達電極附近的NO3-放電，產生OH-和NO，N元素由+5價變為+3價，得電子被還原，發生還原反應，在電解池中，發生還原反應在陰極區，所以1接3，2接4，故A錯誤；

B．過程②，陰極NO3-發生還原反應，因需要產生OH-，反應式前面需要加H2O而不是H+，電極反應式為NO3-+H2O+2e-=2OH-+NO2-，故B正確；

C．電解液中Ce3+沉淀完全時，c(Ce3+)≤1×10-5mol·L-1，根據Ce(OH)3化學式，得Ksp=1×10-20=c(Ce3+)×c3(OH-)，所以c(OH-)==1×10-5mol·L-l，陰極附近溶液的c(OH-)≥1×10-5mol·L-l，則pH≥9，故C正確；

D．過程③OH-與Ce3+結合形成氫氧化鈰，氫氧化鈰進一步失水氧化形成氧化鈰(CeO2)，發生的反應為Ce3++3OH-=Ce(OH)3↓，4Ce(OH)3+O2=4CeO2+6H2O，故D正確；

答案為A。