Question

20．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理法：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，設計裝置如圖所示：

（1）電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應，其中一個反應生成一種無色氣體，則由陽極電極反應的產物反應生成Fe（OH）₃沉淀的離子方程式為4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺．
（2）熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH₄為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極．已知正極的電極反應是：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-．
負極的電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組成應保持穩(wěn)定．為此電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán)．則A物質的化學式是CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據電極材料和離子的放電順序考慮；活潑金屬電極做電解池的陽極時，電極本身放電，二價鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價；
（2）燃料電池中，正極發(fā)生的反應是氧氣得電子被還原的過程；負極甲烷失電子被氧化生成二氧化碳氣體，電池是以熔融碳酸鹽為電解質，可以循環(huán)利用的物質只有二氧化碳．

解答 解：（1）活潑金屬電極做電解池的陽極，則電極本身放電，電極反應為：Fe-2e^-=Fe²⁺，同時也發(fā)生副反應，即溶液中的OH^-失電子被氧化生成O₂，電極反應為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；二價鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價，4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
故答案為：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（2）甲烷燃料電池中，負極上甲烷被氧化，電極方程式為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，電池是以熔融碳酸鹽為電解質，可以循環(huán)利用的物質只有二氧化碳；
故答案為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；CO₂．

點評 本題考查原電池和電解池工作原理，較為綜合，題目難度中等，做題時注意利用守恒的思考去解答，同時注意電極反應式的書寫方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．