Question

如圖所示，某同學(xué)設(shè)計一個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．

根據(jù)要求回答相關(guān)問題：
（1）通入氧氣的電極為______（填“正極”或“負極”），寫出負極的電極反應(yīng)式______．
（2）鐵電極為______（填“陽極”或“陰極”），石墨電極（C）的電極反應(yīng)式為______．
（3）反應(yīng)一段時間后，乙裝置中生成氫氧化鈉主要在______（填“鐵極”或“石墨極”）區(qū)
（4）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”）．
（5）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為______；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，投放氧化劑的電極是正極，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）電解飽和氯化鈉溶液時，連接原電池負極的電極是陰極，連接原電池正極的電極是陽極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，注意如果活潑電極作陽極，則陽極上電極材料放電而不是溶液中陰離子放電；
（3）電解飽和氯化鈉溶液時，陰極上氫離子放電，導(dǎo)致氫氧根離子濃度大于氫離子濃度而使溶液呈堿性；
（4）粗銅精煉時，粗銅作陽極，陽極上金屬失電子，陰極上銅離子得電子，根據(jù)陰陽極上金屬的變化確定溶液中銅離子是否變化；
（5）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)相等計算乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)及丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量．
解答：解：（1）燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)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，所以通入氧氣的電極是正極，負極上甲醚失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，
電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O；
故答案為：正極，CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O；
（2）乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以是陰極，則石墨電極是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；
（3）乙池中陰極是鐵，陽極是碳，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電，導(dǎo)致陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度溶液呈堿性，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在鐵極區(qū)；
故答案為：鐵極；
（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，陽極上不僅銅還有鋅、銀失電子進入溶液，陰極上析出銅離子，根據(jù)轉(zhuǎn)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(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將減�。�
故答案為：減�。�
（5）根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得氧氣、氫氣和銅的關(guān)系式為：O₂----2H₂----2Cu，設(shè)生成氫氣的分子數(shù)是x，生成銅的質(zhì)量是y．
O₂-------2H₂-------2Cu
22.4L 26.02×10²³ 128g
2.24L   x          y
 x=0.2×6.02×10²³
 y=12.8g
 故答案為：0.2×6.02×10²³，12.8 g．
點評：本題以原電池和電解池原理為載體考查了電極反應(yīng)式的書寫、物質(zhì)的量的有關(guān)計算等知識點，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，燃料相同，如果電解質(zhì)溶液不同，電極反應(yīng)式則不同，為易錯點．