Question

【題目】如圖，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)的原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中的X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題：

(1)甲烷燃料電池的負極反應為__________________________。

(2)石墨(C)極的電極反應為______________________________。

(3)若在標準狀況下，有2.24 L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的體積為________L。

(4)某同學利用甲烷燃料電池設計電解法制取漂白液的實驗裝置(如圖)。若用于制漂白液，a為電池的______極，電解質(zhì)溶液最好用______________。

Answer 1

【答案】CH4－8e－＋10OH－===CO32-＋7H2O 2Cl－－2e－===Cl2↑ 4.48 負 飽和氯化鈉溶液(或飽和食鹽水)

【解析】

通常，燃料電池中，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極。

（1）該燃料電池中，通入甲烷的電極是負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH4－8e－＋10OH－==CO32-＋7H2O，注意堿性介質(zhì)，用OH-配電荷守恒。所以，本題正確答案是：CH4－8e－＋10OH－==CO32-＋7H2O；（2）乙裝置是一個電解池，其中石墨電極連接左側(cè)燃料電池的正極，作陽極，氯離子失電子，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2Cl－－2e－===Cl2↑。因此，本題的正確答案是：2Cl－－2e－==Cl2↑；（3）據(jù)得失電子守恒，左側(cè)燃料電池中得失電子數(shù)等于乙裝置中得失電子數(shù)。若在標準狀況下有2.24L氧氣參加反應，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol。乙裝置中鐵電極是陰極，得到0.4mol電子，生成0.2mol H2，H2在標準狀況下的體積為4.48L。本題正確答案是4.48；（4）漂白液的有效成分是次氯酸鈉，其制備原理是：先用惰性電極電解飽和食鹽水制得氯氣、氫氧化鈉和氫氣，再將氯氣與產(chǎn)生的NaOH溶液反應：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，從裝置設計角度來看，氣體與液體反應，氣體如在下端產(chǎn)生，能更充分地與溶液接觸、反應，所以該裝置的B端與電源的正極相連作陽極，A端與電源負極相連作陰極，電解質(zhì)溶液選用飽和食鹽水。本題答案為：負 飽和氯化鈉溶液(或飽和食鹽水)。