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【題目】如圖所示,某同學設計一個甲醚(CH3OCH3)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為陽離子交換膜。

(1)寫出負極的電極反應式________________________  。

(2)石墨電極(C)的電極反應式為___________________

(3)反應一段時間后,乙裝置中生成NaOH主要在 __________(鐵極石墨極”)區(qū)。

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質,丙裝置中鋅先于金屬銅放電進入溶液,反應一段時間,硫酸銅溶液濃度將_________ (增大、減小不變”)

(5)若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應,則在乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為__________________

【答案】CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 2Cl-2e-=Cl2 鐵極 減小 4.48L

【解析】

燃料電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置,屬于原電池,投放燃料的電極是負極,投放氧化劑的電極是正極。甲池為燃料電池,在該電池中,通氧氣的電極為正極,通甲醚的電極為負極;乙池中,Fe電極為陰極,C電極為陽極;丙池中,精銅為陰極,粗銅為陽極。

(1)通入甲醚的電極為負極,在該電極,甲醚失電子,最后轉化為CO32-H2O。

(2)石墨電極(C)為陽極,在該電極,Cl-失電子生成Cl2。

(3) 乙裝置中,陰極H2O放電,生成H2OH-,陽極區(qū)的Na+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),所以反應一段時間后,生成NaOH主要在陰極區(qū)。

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質,丙裝置中鋅先于金屬銅放電進入溶液,陽極電極方程式分別為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+,根據(jù)轉移電子數(shù)相等知,陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅,所以丙裝置中反應一段時間,硫酸銅溶液濃度將減小。

(5)若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應,則在乙裝置中鐵電極上生成的H2體積,可依據(jù)電子守恒進行計算。

(1)通入甲醚的電極為負極,在該電極,甲醚失電子,最后轉化為CO32-H2O。負極的電極反應式為CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O;答案為:CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O;

(2)石墨電極(C)為陽極,在該電極,Cl-失電子生成Cl2。電極反應式為2Cl-2e-=Cl2↑。答案為:2Cl-2e-=Cl2↑;

(3) 乙裝置中,陰極H2O放電,生成H2OH-,陽極區(qū)的Na+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),所以反應一段時間后,生成NaOH主要在陰極區(qū)。答案為:鐵極

(4) 如果粗銅中含有鋅、銀等雜質,丙裝置中鋅先于金屬銅放電進入溶液,陽極電極方程式分別為Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+,根據(jù)轉移電子數(shù)相等知,陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅,所以丙裝置中反應一段時間,硫酸銅溶液濃度將減小。答案為:減。

(5)若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應,則在乙裝置中鐵電極上生成的H2體積,可依據(jù)電子守恒建立如下關系式:O24e-2H2V(H2)=2V(O2)=2×2.24L=4.48L。答案為:4.48L。

練習冊系列答案
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選項

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C

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D

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實驗編號

T/X

H2O2初始濃度/mol·L-1

FeCl3初始濃度/mol·L-1

I

20

1.0

_______

II

50

1.0

0

III

50

___________

0.1

實驗I、Ⅱ研究______對分解速率的影響,實驗Ⅱ、Ⅲ研究催化劑對分解速率的影響,則實驗Ⅲ中H2O2初始濃度應為________mol·L-1。

III.過氧化氫含量的實驗測定

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第一次

第二次

第三次

第四次

體積(mL)

17.10

18.10

18.00

17.90

計算試樣中過氧化氫的濃度為________mol·L-1(保留三位有效數(shù)字)。

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(1)稀釋前起始濃度大小關系:c(A)_____c(B)(填“>”、“<”“=”

(2)稀釋前向兩溶液中分別投入足量鋅,開始放H2的速率A_______B,最終得H2體積 A______B。(“<”“>”“=”)

(3)若使稀釋后所得兩溶液的pH重新相等,加水量_____________多。

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