Question

【題目】如圖所示，某同學設計了一個甲醚（CH3OCH3）燃料電池并探究氯堿工業原理和原理和粗銅的精煉原理，乙裝置中X為陽離子交換膜。根據要求回答下列相關問題：

（1）通入氧氣的電極為_____(填“正極”或“負極”)，寫出負極的電極反應式_____．

（2）鐵電極為_____(填“陽極”或“陰極”)，石墨電極的電極反應式為_____．

（3）反應一段時間后，乙裝置中生成NaOH主要在_____(填“鐵極”或“石墨極”)區．

（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中陽極上電極反應式為_____，反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將_____(填“增大”“減小”或“不變”)．

（5）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為_____；丙裝置中陰極析出銅的質量為_____．

Answer 1

【答案】 正極 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 陰極 2Cl--2e-═Cl2↑ 鐵極 Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+ 減小 4.48L 12.8 g．

【解析】（1）燃料電池中，通入燃料的電極是負極，通入氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極；堿性電解質溶液，負極上甲醚失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，故電極反應式為：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。

（2）乙池屬于電解池，鐵電極連接燃料電池的負極，所以是陰極，石墨電極是陽極，在陽極上氯離子失電子生成氯氣，電極反應式為：2Cl--2e-=Cl2↑。

（3）乙池中陽極是碳，陰極是鐵，陽極上氯離子失電子生成氯氣，陰極上氫離子得電子生成氫氣，使陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度溶液而呈堿性，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在陰極區，即鐵極區。

（4）丙裝置如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，鋅比銅還原性更強，所以陽極上鋅和銅放電，電極反應式為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；陰極上析出銅單質，根據得失電子數相等，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以反應一段時間后，丙裝置中硫酸銅溶液濃度將減小。

（5）根據串聯電路中轉移電子數相等可得關系式：O2~2H2~2Cu~4e-，標準狀況下，2.24L氧氣是0.1mol，所以鐵電極上生成H2是0.2mol，在標準狀況下的體積為4.48L；丙裝置中陰極析出銅0.2mol，質量為12.8g。