Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)甲醚(CH3OCH3)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為陽離子交換膜。

(1)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式________________________　　。

(2)石墨電極(C)的電極反應(yīng)式為___________________。

(3)反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中生成NaOH主要在 __________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)。

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中鋅先于金屬銅放電進(jìn)入溶液，反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將_________ (填“增大”、“減小”或“不變”)

(5)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則在乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為__________________

Answer 1

【答案】CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 2Cl-—2e-=Cl2↑ 鐵極 減小 4.48L

【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。甲池為燃料電池，在該電池中，通氧氣的電極為正極，通甲醚的電極為負(fù)極；乙池中，Fe電極為陰極，C電極為陽極；丙池中，精銅為陰極，粗銅為陽極。

(1)通入甲醚的電極為負(fù)極，在該電極，甲醚失電子，最后轉(zhuǎn)化為CO32-和H2O。

(2)石墨電極(C)為陽極，在該電極，Cl-失電子生成Cl2。

(3) 乙裝置中，陰極H2O放電，生成H2和OH-，陽極區(qū)的Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，所以反應(yīng)一段時(shí)間后，生成NaOH主要在陰極區(qū)。

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中鋅先于金屬銅放電進(jìn)入溶液，陽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。

(5)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則在乙裝置中鐵電極上生成的H2體積，可依據(jù)電子守恒進(jìn)行計(jì)算。

(1)通入甲醚的電極為負(fù)極，在該電極，甲醚失電子，最后轉(zhuǎn)化為CO32-和H2O。負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O；答案為：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O；

(2)石墨電極(C)為陽極，在該電極，Cl-失電子生成Cl2。電極反應(yīng)式為2Cl-—2e-=Cl2↑。答案為：2Cl-—2e-=Cl2↑；

(3) 乙裝置中，陰極H2O放電，生成H2和OH-，陽極區(qū)的Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，所以反應(yīng)一段時(shí)間后，生成NaOH主要在陰極區(qū)。答案為：鐵極；

(4) 如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中鋅先于金屬銅放電進(jìn)入溶液，陽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。答案為：減�。�

(5)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則在乙裝置中鐵電極上生成的H2體積，可依據(jù)電子守恒建立如下關(guān)系式：O2—4e-—2H2，V(H2)=2V(O2)=2×2.24L=4.48L。答案為：4.48L。