Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池(如下圖所示)，目的是探究氯堿工業(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）通入氫氣的電極為________ (填正極或負極)，該電極反應(yīng)式為________。

（2）石墨電極為________ (填陽極或陰極)，乙中總反應(yīng)化學(xué)方程式為________；如果把鐵電極和石墨電極交換，乙溶液左側(cè)出現(xiàn)的現(xiàn)象是_________。

（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將__________(填“增大”“減小”或“不變”)。

（4）若甲中消耗0.01mol O2，丙中精銅增重_________克。

Answer 1

【答案】負極 H2-2e-+2OH-=2H2O 陽極 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 溶液中有氣泡逸出；起初產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色。 減小 1.28g

【解析】

從圖中可以看出，甲池為原電池(作電源)，乙池為電解池，丙池為銅的電解精煉。甲池中，通氫氣的電極為負極，通氧氣的電極為正極；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)通入氫氣的電極為負極，負極的電極反應(yīng)式為：H2-2e-+2OH-=2H2O，答案為負極；H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)石墨電極為陽極，乙中總反應(yīng)化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；如果把鐵電極和石墨電極交換，乙溶液右側(cè)發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+，通過陽離子交換膜進入乙池的左側(cè)，在乙池的左側(cè)，發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，所以乙池左側(cè)出現(xiàn)的現(xiàn)象是：溶液中有氣泡逸出；起初產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色，答案為陽極；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；溶液中有氣泡逸出；起初產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色；

(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中發(fā)生的反應(yīng)為:陽極：Zn-2e-=Zn2+，Cu-2e-=Cu2+；陰極：Cu2++2e-=Cu，因為線路中通過電子的物質(zhì)的量相等，所以隨著電解反應(yīng)的進行，溶液中Cu2+不斷減小，答案為減�。�

(4)可通過電子守恒建立以下關(guān)系式

O2——4e-——2Cu

0.01mol 0.02mol

，

答案為1.28g。