Question

【題目】如圖所示，某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．根據要求回答相關問題：

（1）甲烷燃料電池的負極反應式______．

（2）石墨電極（C）的電極反應式為______．

（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將______（填“增大”“減小”或“不變”）．

（4）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標況下氣體的的體積為______；丙裝置中陰極析出銅的質量為______．

Answer 1

【答案】 CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O 2Cl－－2e－=Cl2↑ 減小 有4.48L 12.8g

【解析】燃料電池是將化學能轉變為電能的裝置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O；正確答案：CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O。

（2）乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以是陰極，則石墨電極是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為：2Cl--2e-═Cl2↑，正確答案：2Cl--2e-═Cl2↑。

（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，陽極上不僅銅還有鋅、銀失電子進入溶液，陰極上析出銅離子，陽極電極方程式分別為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根據轉移電子數相等知，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將減小，正確答案：減小。

（4）根據串聯電池中轉移電子數相等得出氧氣、氫氣和銅的關系式為：O2---2H2---2Cu，氧氣有2.24 L（即0.1mol）,生成氫氣0.2 mol，氣體的體積為4．48L ,生成銅0.2×64=12．8g，正確答案：4．48L；12．8 g。