Question

【題目】電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，棄去浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計(jì)的裝置示意圖如圖所示。

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時(shí)，應(yīng)向污水中加入適量的________。

a．H2SO4　　　　　

b．CH3CH2OH

c．Na2SO4

d．NaOH

(2)電解過程中，電解池陽(yáng)極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，其中一個(gè)為2H2O－4e－ ＝ O2↑＋4H＋，則另一個(gè)電極反應(yīng)式為_____________________________。

(3)電解池溶液中得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式為_______________________________。

(4)熔融鹽燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。

①負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________________________________；

②正極的電極反應(yīng)式為__________________________________________。

(5)實(shí)驗(yàn)過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)_____L。

Answer 1

【答案】c Fe－2e－===Fe2＋ 4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋或4Fe2＋＋4H+＋O2===4Fe3+＋2H2O，Fe3++3OH－===Fe(OH)3↓ CH4＋4CO32-－8e－===5CO2＋2H2O O2＋2CO2＋4e－===2CO32-(或2O2＋4CO2＋8e－===4CO32-) 11.2

【解析】

（1）能使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是易溶于水的，且只能是中性的；

（2）活潑金屬電極做電解池的陽(yáng)極，則電極本身放電；

（3）二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)；

（4）①燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程；

②電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳；

（5）在燃料電池和電解池的串聯(lián)電路中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是相同的。

（1）保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）3沉淀時(shí)，加入的使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是不污染水體的物質(zhì)，故答案為：c。

（2）活潑金屬電極做電解池的陽(yáng)極，則電極本身放電，電極方程式為：Fe-2e-=Fe2+，故答案為：Fe-2e-=Fe2+。

（3）二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)，4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+或4Fe2＋＋4H+＋O2=4Fe3+＋2H2O，Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓，故答案為：4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+，或4Fe2＋＋4H+＋O2=4Fe3+＋2H2O，Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓。
（4）①熔融鹽燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，CH4燃燒的產(chǎn)物是CO2和H2O，所以負(fù)極的電極方程式為：CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O，故答案為：CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O。

②燃料電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣的電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e-=2CO32-（或2O2+4CO2+8e-=4CO32-），故答案為：O2+2CO2+4e-=2CO32-（或2O2+4CO2+8e-=4CO32-）。

（5）陰極的電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，陰極產(chǎn)生了44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，消耗CH40.5mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2L。