Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)甲醚（CH3OCH3）燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和原理和粗銅的精煉原理，乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。根據(jù)要求回答下列相關(guān)問(wèn)題：

（1）通入氧氣的電極為_____(填“正極”或“負(fù)極”)，寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式_____．

（2）鐵電極為_____(填“陽(yáng)極”或“陰極”)，石墨電極的電極反應(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)，丙裝置中陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為_____，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_____；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為_____．

Answer 1

【答案】 正極 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 陰極 2Cl--2e-═Cl2↑ 鐵極 Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+ 減小 4.48L 12.8 g．

【解析】（1）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極，通入氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極；堿性電解質(zhì)溶液，負(fù)極上甲醚失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，故電極反應(yīng)式為：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。

（2）乙池屬于電解池，鐵電極連接燃料電池的負(fù)極，所以是陰極，石墨電極是陽(yáng)極，在陽(yáng)極上氯離子失電子生成氯氣，電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑。

（3）乙池中陽(yáng)極是碳，陰極是鐵，陽(yáng)極上氯離子失電子生成氯氣，陰極上氫離子得電子生成氫氣，使陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度溶液而呈堿性，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在陰極區(qū)，即鐵極區(qū)。

（4）丙裝置如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，鋅比銅還原性更強(qiáng)，所以陽(yáng)極上鋅和銅放電，電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；陰極上析出銅單質(zhì)，根據(jù)得失電子數(shù)相等，陽(yáng)極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以反應(yīng)一段時(shí)間后，丙裝置中硫酸銅溶液濃度將減小。

（5）根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可得關(guān)系式：O2~2H2~2Cu~4e-，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L氧氣是0.1mol，所以鐵電極上生成H2是0.2mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L；丙裝置中陰極析出銅0.2mol，質(zhì)量為12.8g。