Question

(14分)如下圖所示，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(fù)極”)，寫出負(fù)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(shí)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)，丙裝置中陽極上電極反應(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”)。

（5）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2．24 L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的標(biāo)況下的體積為____ ____；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為____ ___ _。

 

Answer 1

（共14分） （1）正極（1分） CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O （2分）

（2）陰極（1分） 2Cl－－2e－===Cl2↑（2分） （3）鐵極（1分）

（4）Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋ （2分）減小（1分）

（5）4．48L（2分） 12．8 g（2分）

【解析】

試題分析：（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(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，（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，則石墨電極是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為：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)，（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(jìn)入溶液，陰極上析出銅離子，陽極電極方程式分別為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，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(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減小，（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)生成氫氣的體積為x，生成銅的質(zhì)量是y，則O2-------2H2-------2Cu

22．4L 44．8 128g

2．24L x y

解得x=4．48L , y=12．8g。

考點(diǎn)：考查燃料電池、電解池的工作原理及相關(guān)計(jì)算。