Question

【題目】電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計(jì)裝置示意圖如下：

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時(shí)，應(yīng)向污水中加入適量的。

a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH e．CH3CH2OH

(2)電解池陽極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，其中一個(gè)反應(yīng)生成一種無色氣體，則陽極的電極反應(yīng)分別是

①_____________________________________；

②_____________________________________。

(3)該熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。

①負(fù)極的電極反應(yīng)_______________________．

②為了使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見上圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是_____________。

(4)實(shí)驗(yàn)過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)L。

(5)如圖是根據(jù)氯堿工業(yè)中離子交換膜技術(shù)原理設(shè)計(jì)的電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH和H2SO4溶液的裝置。

請(qǐng)回答：a為________(填“陽”或“陰”)離子交換膜；從E口流進(jìn)的物質(zhì)的化學(xué)式(若為溶液，則寫出溶質(zhì)的化學(xué)式)為：______________；寫出此時(shí)電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式__________________。

Answer 1

【答案】

(1)c(2)Fe-2e-=Fe2+；4OH－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

(3)CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O；CO2(4)11.2L

(5)陰；H2O(加少量稀H2SO4)；2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑

【解析】

試題分析：(1)為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，因此可選用易溶性強(qiáng)電解質(zhì)溶液，排除A和B，考慮到題中要求電解時(shí)保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH，BaSO4不溶，故答案為：c；

(2)電解時(shí)鐵作陽極，因此主要發(fā)生Fe-2e-=Fe2+，同時(shí)也發(fā)生副反應(yīng)，即溶液中的OH-失電子被氧化生成O2，故答案為：Fe-2e-=Fe2+；2H2O-4e-=4H++O2↑；

(3)燃料電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣得電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以正極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e-=2CO32-；負(fù)極反應(yīng)是CH4失電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以負(fù)極反應(yīng)為：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳；故答案為：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O；O2+2CO2+4e-=2CO32-；CO2；

(4)陰極的電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，陰極產(chǎn)生了44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，消耗CH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2；

(5)惰性電極電解硫酸鈉溶液，相當(dāng)于電解水，陽極發(fā)生4OH--4e-=2H2O+O2↑，B為氧氣,電解時(shí)氫氧根離子不斷的向陽極移動(dòng)，所以a為陰離子交換膜，陽極區(qū)氫離子與硫酸根離子形成硫酸從A口流出，A為H2SO4溶液，從E口流進(jìn)的物質(zhì)為水，為了增加導(dǎo)電性，可以懷疑少量硫酸；陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑，C為氫氣，D口流出的物質(zhì)為氫氧化鈉溶液，電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式為2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑，故答案為：陰；H2O(加少量稀H2SO4)；2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑。