Question

【題目】以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質，天然氣經內重整催化作用提供反應氣的燃料電池示意圖如下：

（1）外電路電子流動方向：由_____流向_____（填字母）。

（2）正極發生反應的離子方程式是_______________________________________________.

（3）以此燃料電池為電源電解精煉銅，當電路有0.6 mol e 轉移，有_______ g 精銅析出。

（4）25℃時，用石墨電極電解2.0L 0.25 mol·L-1 CuSO4溶液，5min后在一個電極上有6.4gCu析出。則陽極的電極反應式為____________________； 此時溶液的pH=________（溶液體積變化忽略不計）。

（5）已知常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10-38,通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于 1.0×10-5 mol·L-1時就認為沉淀完全,若使CuCl2溶液中的Fe3+完全沉淀溶液的pH應為_________；加入物質A以調節溶液pH至所需值，A的化學式可以是____________。

Answer 1

【答案】 A B O2＋4e- ＋2CO2=2CO32- 19.2 4OH-－4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-==O2↑+4H+ 1 3 CuO或Cu(OH)2

【解析】試題該燃料電池中，通入甲烷的一極為原電池的負極，發生氧化反應，根據圖示信息知道負極電極反應式為：H2-2e-+CO32-=CO2+H2O，通入空氣和CO2的混合氣體一極為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+2CO2=2CO32-；電解精煉銅陰極電極反應式是，根據電極反應計算生成銅的質量； 用石墨電極電解CuSO4溶液，陽極電極反應式是 ；使CuCl2溶液中的Fe3+完全沉淀時，c(OH-)= ，根據c(OH-)計算溶液PH；根據不引入新雜質的原則選擇除去CuCl2溶液中的Fe3+的試劑；

解析：(1)根據以上分析，A是負極、B是正極，外電路電子流動方向：由A流向B。 (2)正極發生反應的離子方程式是O2+4e-+2CO2=2CO32-。 (3) 電解精煉銅陰極電極反應式是，當電路有0.6 mol e 轉移，陰極生成0.3mol銅，質量是0.3mol×64g/mol= 19.2g。（4）25℃時，用石墨電極電解CuSO4溶液，陰極反應式是，5min后在一個電極上有6.4gCu析出，則電路中轉移電子的物質的量是0.2mol；陽極的電極反應式為，根據電子守恒，陽極生成氫離子的物質的量是0.2mol，c(H+)= , 此時溶液的pH=1。

（5）已知常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10-38, 使CuCl2溶液中的Fe3+完全沉淀時，c(OH-)=，所以 溶液的pH應為3；為不引入新雜質，加入物質A的化學式可以是CuO或Cu(OH)2。