Question

15．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過(guò)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(lái)，具有凈化水的作用．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(shè)計(jì)裝置示意圖，如圖所示．下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH₄為燃料，空氣為氧化劑，則負(fù)極的電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-═5CO₂+2H₂O
• B． 實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無(wú)法使懸浮物形成浮渣，此時(shí)，可以向污水中加入適量的稀H₂SO₄
• C． 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若陰極產(chǎn)生2mol氣體，則燃料電池消耗11.2L CH₄
• D． 為了使該電池長(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)必須有部分A參加循環(huán)，則A物質(zhì)是CO₃^2-

Answer 1

分析 燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)是氧氣得電子被還原的過(guò)程，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是燃料失電子被氧化的過(guò)程；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，甲烷燃料電池中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是甲烷失電子被氧化的過(guò)程，電極反應(yīng)式為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，所以電解時(shí)鐵作陽(yáng)極，因此主要發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極上氫離子得電子生成氫氣，據(jù)此進(jìn)行分析．

解答 解：燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)是氧氣得電子被還原的過(guò)程，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是燃料失電子被氧化的過(guò)程；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，甲烷燃料電池中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是甲烷失電子被氧化的過(guò)程，電極反應(yīng)式為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，所以電解時(shí)鐵作陽(yáng)極，因此主要發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極上氫離子得電子生成氫氣，
A．甲烷燃料電池中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是甲烷失電子被氧化的過(guò)程，電極反應(yīng)式為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，故A正確；
B．沉降的原理是堿性環(huán)境下，讓鐵離子沉淀，若加入硫酸，則鐵離子不會(huì)產(chǎn)生沉淀，無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�故B錯(cuò)誤；
C．電解時(shí)陰極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，產(chǎn)生4.48 L氣體為標(biāo)準(zhǔn)狀況下時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2mol，甲烷燃料電池中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是甲烷失電子被氧化的過(guò)程，電極反應(yīng)式為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，則燃料電池消耗甲烷體積為：$\frac{0.2}{8}$×22.4L=0.56L，故C錯(cuò)誤；
D．電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池工作時(shí)必須  有部分A物質(zhì)參加循環(huán)．A物質(zhì)是CO₂，故D錯(cuò)誤；
故選A．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)注意利用守恒的思考去解答，同時(shí)注意電極反應(yīng)式的書寫方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．