Question

最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡(jiǎn)單、電耗較低等優(yōu)點(diǎn)，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸，總反應(yīng)為：2CH₃CHO+H₂O═CH₃CH₂OH+CH₃COOH．
實(shí)驗(yàn)室中，以一定濃度的乙醛-Na₂SO₄溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖1所示．

（1）若以甲醇燃料電池為該電解的直流電源，燃料電池中的電解液是氫氧化鈉溶液，則燃料電池中b極的電極反應(yīng)式為

 

．電池工作一段時(shí)間后，氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度

 

（填變大，變小或不變）
（2）電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生無色氣體．
陽極電極反應(yīng)如下：①4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O
②

 

（3）已知：乙醛、乙醇的沸點(diǎn)分別為20.8℃、78.4℃．從電解后陰極區(qū)的溶液中分離出乙醇粗品的方法是

 

．
（4）若直流電源使用新型的熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），該電池以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)，操作溫度為650℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣（CO、H₂的體積比為1：1）直接作燃料，其工作原理如圖2所示．
①B極發(fā)生

 

（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)，電極反應(yīng)式

 

．
②以此電池電解足量的CuSO₄溶液，當(dāng)電池消耗1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氧氣時(shí)，則陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為

 

 g．加入一定量的

 

可以讓CuSO₄溶液回復(fù)原狀．
A、CuO     B、Cu（OH）₂      C、CuCO₃     D、Cu．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：

分析：（1）依據(jù)圖1電解質(zhì)的陰陽極判斷燃料電池b的極性，燃料電池，通入燃料的一極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應(yīng)式，依據(jù)電池反應(yīng)中消耗氫氧根離子判斷溶液中氫氧根離子的濃度變化；
（2）電解過程中，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體采用蒸餾的方法；
（4）依據(jù)電解池中陰離子移向陽極，判斷電解池的電極；電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng)，二氧化碳與氧氣在陰極得到電子生成碳酸根離子；
依據(jù)消耗的氧氣的量計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，依據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，計(jì)算生成銅的質(zhì)量，要想使溶液恢復(fù)加入物質(zhì)遵循“出啥加啥”原則．

解答： 解：（1）從圖中可知，b極與電解質(zhì)的陰極相連，所以b極為燃料電池的負(fù)極，在甲醇燃料電池中，負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)為2CH₄O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+12H₂O，反應(yīng)過程中消耗氫氧根離子，所以氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度減小，
故答案為：CH₄O-6e^-+8 OH^-═CO₃^2-+6H₂O；變小；
（2）所以陽極上乙醛和氫氧根離子放電，所以除了氫氧根離子失電子外，乙醛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺，
故答案為：CH₃CHO-2e^-+H₂O═CH₃COOH+2H⁺；
（3）乙醛、乙醇的沸點(diǎn)不同，且相互溶解，分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體采用蒸餾的方法，
故答案為：蒸餾；
（4）由圖2中碳酸根離子移向A極可知A為陽極，B為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣、二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成碳酸氫根離子，電極方程式為O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-，
故答案為：還原；O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；
②1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氧氣的物質(zhì)的量=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，O₂→2O^-～4e^-，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2mol，
  Cu²⁺+2e^-=Cu
      2    64g
    0.2mol  m   
m=6.4g，
電解硫酸銅溶液，陽極上生成氧氣，陰極上析出金屬銅，B中與硫酸反應(yīng)生成水，濃度減少，而D中Cu與稀硫酸不反應(yīng)；所以加入CuO、CuCO₃可使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，故選AC，
故答案為：6.4；AC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解池、原電池工作原理，涉及電極反應(yīng)式書寫、有關(guān)電化學(xué)計(jì)算，題目難度中等，明確工作原理是解題關(guān)鍵，注意電化學(xué)計(jì)算中應(yīng)抓住各個(gè)電極轉(zhuǎn)移電子守恒．