Question

【題目】如圖所示，某同學設計了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。請按要求回答相關問題：

（1）甲烷燃料電池負極反應式是__________________；

（2）石墨(C)極的電極反應式為________________________；

（3）若在標準狀況下，有2.24 L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為________L ，丙裝置中陰極析出銅的質量為________g；

（4）某同學利用甲烷燃料電池設計電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示)，用于制Fe(OH)2，使用硫酸鈉作電解質溶液，陽極選用________作電極。

Answer 1

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

【解析】

試題（1）甲烷燃料電池，甲烷在負極反應，方程式：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

（2）甲中氧氣一極為正極，甲烷一極為負極，故乙中鐵極為陰極，石墨為陽極，反應：2Cl--2e-=Cl2。

（3）標準狀況下，2.24 L氧氣物質的量=0.1mol，轉移電子0.4mol，鐵極反應：2H++2e-=H2，故生成0.2mol氫氣，體積=0.2×22.4=4.48L；據轉移電子相等，丙中陰極反應：Cu2++2e-=Cu，析出銅物質的量是0.2mol，質量=0.2×56=12.8g。

（4）為生成二價鐵，陽極需用鐵作電極。