Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)電池(如下圖所示)，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。

(1)通入氫氣的電極為________ （填正極或負(fù)極），該電極反應(yīng)式為_______。

(2)石墨電極為________ （填陽(yáng)極或陰極），乙中總反應(yīng)離子方程式為________。

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

(4)若甲中消耗0.01molO2，丙中精銅增重_________g。

Answer 1

【答案】負(fù)極 H2-2e-+2OH-=2H2O 陽(yáng)極 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 減小 1.28

【解析】

(1)燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

(2)鐵電極連接原電池的負(fù)極，為電解池的陰極，石墨為陽(yáng)極，所以乙中相當(dāng)于惰性電極電解飽和食鹽水，電解反應(yīng)方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)活潑性Zn>Cu>Ag，陽(yáng)極上鋅、銅被氧化，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等判斷；

(4)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量。

(1)燃料電池中，通入燃料H2的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，負(fù)極上H2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負(fù)極，所以Fe電極是陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)：2H++2e-=H2↑，則石墨電極是陽(yáng)極，陽(yáng)極上Cl-失去電子反應(yīng)生成Cl2，電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑，電解反應(yīng)方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，陽(yáng)極上不僅銅，還有鋅失電子進(jìn)入溶液，陰極上Cu2+獲得電子變?yōu)閱钨|(zhì)Cu析出，陽(yáng)極電極方程式為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知，陽(yáng)極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減小；

(4)若甲中消耗0.01mol O2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e-)=4n(O2)=0.04mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得，丙裝置中陰極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，析出銅的質(zhì)量m(Cu)=0.04mol××64g/mol=1.28g。