Question

某污水中含有Fe³⁺、Ag⁺、Cu²⁺等離子，某工廠采用電解的方法處理該污水，具體的做法是：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）₃．Fe（OH）₃具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，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層，刮去（或撇掉）浮渣層，即起到了浮選凈化的作用．該廠污水處理設(shè)計(jì)裝置如圖所示，下列說法正確的是（　　）

• A、通入空氣的電極為陽極
• B、甲裝置中Fe電極的反應(yīng)為Fe-3e^-═Fe³⁺
• C、為了使該燃料電池長(zhǎng)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)，循環(huán)物質(zhì)為CO₂
• D、當(dāng)乙裝置中有1.6 g CH₄參加反應(yīng)，則C電極理論上生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96 L

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專題：電化學(xué)專題

分析：甲裝置為電解池，乙裝置為原電池裝置，原電池工作時(shí)，通入甲烷的一級(jí)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，通入氧氣的一級(jí)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，電解池中Fe為陽極，發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)，4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，以此解答該題．

解答： 解：A．甲裝置為電解池，乙裝置為原電池裝置，原電池工作時(shí)，通入甲烷的一級(jí)為負(fù)極，通入空氣的一級(jí)為正極，故A錯(cuò)誤；
B．電解池中Fe為陽極，發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，故B錯(cuò)誤；
C．電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正極反應(yīng)為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，故C正確；
D．電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當(dāng)乙裝置中有1.6 gCH₄參加反應(yīng)，即0.1mol甲烷參加反應(yīng)時(shí)，有0.8mol電子轉(zhuǎn)移，C電極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，則C電極理論上生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96L，故D正確；
故選：CD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料電池的工作原理和原電池和電解池串聯(lián)的綜合知識(shí)，難度較大．注意把握電解池和原電池的工作原理，把握電極方程式的書寫為解答該題的關(guān)鍵．