Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)甲醚(CH3OCH3)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(yáng)離子交換膜。

(1)通入氧氣的電極為________極，寫(xiě)出負(fù)極電極反應(yīng)式____________________。

(2)鐵電極為________極，石墨電極(C)的電極反應(yīng)式為____________________。

(3)反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中生成NaOH主要在_____極區(qū)(填電極材料)。

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為___________、___________。反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】正 CH3OCH3－12e－＋16OH－=2CO32－＋11H2O 陰 2Cl－－2e－=Cl2↑ 鐵 Zn－2e－=Zn2＋ Cu－2e－=Cu2＋ 減小

【解析】

根據(jù)題意和圖示，甲為原電池，乙和丙為電解池，燃料電池中投放燃料的電極是負(fù)極，投放氧化劑的電極是正極，因此通入甲醚的為負(fù)極，則乙中鐵、丙中精銅為陰極，通入氧氣的為正極，則乙中的C電極、丙中的粗銅為陽(yáng)極，結(jié)合原電池和電解池原理分析解答。

(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(fù)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(fù)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-═2CO32-+11H2O，故答案為：正；CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O；

(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，所以是陰極，則石墨電極是陽(yáng)極，陽(yáng)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：陰；2Cl--2e-═Cl2↑；

(3)乙池中陰極是鐵，陽(yáng)極是碳，陽(yáng)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；

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，陽(yáng)極上不僅銅還有比Cu活潑的鋅失電子進(jìn)入溶液，陰極上析出銅，陽(yáng)極電極反應(yīng)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，所以反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減小，故答案為：Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；減小。