Question

8．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，除去浮渣層，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．
（1）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)，可向污水中加入適量的ae．
a．Na₂SO₄     b．H₂SO₄      c．NaOH    d．CH₃COOH    e．NaCl
（2）除污過(guò)程中污水池中陽(yáng)離子將移向陰極（填：“正”或“負(fù)”或“陰”或“陽(yáng)”）．
（3）電解池陽(yáng)極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Ⅰ．Fe-2e^-═Fe²⁺Ⅱ．2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑．
（4）以上電解過(guò)程是以上圖右側(cè)的燃料電池為電源，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，稀土金屬材料做電極．
①負(fù)極的電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；
②為了使該燃料電池長(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物質(zhì)參加循環(huán)．A物質(zhì)的電子式為．
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH₄（標(biāo)準(zhǔn)狀況）11.2L．

Answer 1

分析 （1）從所加入物質(zhì)能增大溶液離子濃度，并能保持污水的pH在5.0～6.0之間考慮；
（2）除污過(guò)程為電解過(guò)程，所以污水池中陽(yáng)離子將移向陰極；
（3）根據(jù)電極材料和離子的放電順序考慮；
（4）①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；
②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；
（5）在燃料電池和電解池的串聯(lián)電路中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是相同的．

解答 解：（1）為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，因此可選用易溶性強(qiáng)電解質(zhì)溶液，排除d，考慮到題中要求電解時(shí)保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH、H₂SO₄，故答案為：ae；
（2）除污過(guò)程為電解過(guò)程，所以污水池中陽(yáng)離子將移向陰極，故答案為：陰；
（3）電解時(shí)鐵作陽(yáng)極，因此主要發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，同時(shí)也發(fā)生副反應(yīng)，即溶液中的OH^-失電子被氧化生成O₂，故答案為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（4）①燃料電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣得電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以正極反應(yīng)為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；負(fù)極反應(yīng)是CH₄失電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以負(fù)極反應(yīng)為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；故答案為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；
②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，電子式為；故答案為：；
（5）陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極產(chǎn)生了44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，消耗CH₄（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解池的知識(shí)，較為綜合，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(shū)寫(xiě)．