Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理的相關(guān)問(wèn)題，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題：

(1)石墨電極(C)作________極，甲中甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為______________________________。

(2)若消耗2.24 L(標(biāo)況)氧氣，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體體積(標(biāo)況)為________ L。

(3)丙中以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、An等雜質(zhì))的電解精煉。下列說(shuō)法正確的是________(填字母)。

A．a(chǎn)電極為純銅

B．粗銅接電源正極，發(fā)生還原反應(yīng)

C．CuSO4溶液的濃度保持不變

D．利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬

(4)若丙中以稀H2SO4為電解質(zhì)溶液，電極材料b為鋁，則能使鋁表面生成一層致密的氧化膜，該電極反應(yīng)式為__________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 陽(yáng) CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 4.48 AD 2Al＋3H2O－6e－===Al2O3 ＋ 6H＋

【解析】(1)燃料電池中，負(fù)極上投放燃料，所以投放甲烷的電極是負(fù)極，則乙池中鐵為陰極，C為陽(yáng)極；負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH4+10 OH--8e-=CO32-+7H2O．

故答案為：陽(yáng)；CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O；

(2)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=×4=0.4mol，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，設(shè)生成氫氣的體積為xL；

2H++2e-=H2↑

2mol 22.4L

0.4mol xL

x=4.48，故答案為：4.48；

(3)電解精煉銅時(shí)利用了電解原理，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，也有少量轉(zhuǎn)化為熱能；電解精煉時(shí)粗銅做陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，精銅做陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)；電解時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生變化，銅離子濃度逐漸減小，鋅離子等濃度逐漸增大；粗銅中的不活潑金屬不能失電子，以陽(yáng)極泥的形式沉積在陽(yáng)極附近，故答案為AD；

(4)電解池的陽(yáng)極材料是鋁時(shí)，則該電極反應(yīng)是鋁本身失電子的過(guò)程，即2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+，陰極發(fā)生陽(yáng)離子的得電子過(guò)程，在酸溶液中，為6H++6e-=3H2，故答案為：2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。