Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜．根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題：

（1）甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式______．

（2）石墨電極（C）的電極反應(yīng)式為______．

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

（4）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成標(biāo)況下氣體的的體積為______；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)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(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，投放燃料的電極是負(fù)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(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)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(fù)極，所以是陰極，則石墨電極是陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)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(zhì)，陽(yáng)極上不僅銅還有鋅、銀失電子進(jìn)入溶液，陰極上析出銅離子，陽(yáng)極電極方程式分別為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知，陽(yáng)極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減小，正確答案：減小。

（4）根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得出氧氣、氫氣和銅的關(guān)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。