Question

13．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(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．請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題：
（1）甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）石墨（C）極的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為4.48L；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為12.8g．

Answer 1

分析 燃料電池中，投放燃料的電極是負(fù)極，投放氧化劑的電極是正極．
（1）燃料電池中，負(fù)極上投放燃料，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．
（2）甲中投放氧化劑的電極是正極，所以乙裝置中石墨是陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．
（3）根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算鐵電極上生成氫氣的體積、丙裝置中析出銅的質(zhì)量．

解答 解：燃料電池中，投放燃料的電極是負(fù)極，投放氧化劑的電極是正極．
（1）燃料電池中，負(fù)極上投放燃料所以投放甲烷的電極是負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：
CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）甲中投放氧化劑的電極是正極，所以乙裝置中石墨電極是陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，設(shè)生成氫氣的體積為xL；丙裝置中陰極上析出銅，設(shè)析出銅的質(zhì)量為yg．
2H⁺+2e^-=H₂↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
x=4.48
2Cu ²⁺+2e^-=Cu
2mol 64g
0.4mol yg
y=12.8
故答案為：4.48；12.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理及物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，難度不大，主要電化學(xué)裝置的判斷和原理的分析．