【題目】某同學設(shè)計一個燃料電池(如圖所示),目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理。

根據(jù)要求回答相關(guān)問題:

1)甲裝置中,通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負極”),該極電極反應式為________;若將KOH溶液換成硫酸溶液,則正極電極反應式為__________________________。

2)關(guān)于乙裝置,下列說法正確的是________(填序號);

①溶液中NaC極移動

②從C極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟?/span>KI淀粉試紙變藍

③反應一段時間后通入適量HCl可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度

④若標準狀況下Fe極產(chǎn)生2.24L氣體,則溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子

該裝置中發(fā)生的總反應的離子方程式為__________________________。

3)乙裝置中,X為陽離子交換膜,反應一段時間后交換膜左側(cè)溶液中pH____(填“增大”、“減小”或“不變”);若用飽和MgCl2溶液代替飽和氯化鈉溶液,則該裝置中發(fā)生的總反應______(填“改變”或“不變”)。

4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì),丙裝置中反應一段時間,硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”),精銅電極上的電極反應式為_______________________________。

【答案】負極 H2-2e-+2OH-=2H2O O2+4e-+4H+=2H2O ②③ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2 增大 改變 減小 Cu2++2e-=Cu

【解析】

甲池為原電池,氧氣發(fā)生還原反應,通入氧氣的一極為正極,氫氣發(fā)生還原反應,通入氫氣的一極為負極;乙池中Fe電極與負極相連為陰極,石墨電極為陽極;丙池中精銅為陰極,粗銅為陽極。

(1)氫氧燃料電池中氫氣發(fā)生還原反應,所以通入氫氣的一極為負極,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,所以電極方程式為H2-2e-+2OH-=2H2O;正極為通入氧氣的一極,若電解質(zhì)為硫酸,氧氣得電子后會生成水,電極方程式為:O2+4e-+4H+=2H2O

(2)C極為陽極,電解池中陽離子流向陰極,故錯誤;

②電解飽和食鹽水時陽極上氯離子放電生成氯氣,氯氣可以使?jié)駶櫟?/span>KI淀粉試紙變藍,故正確;

③電解飽和食鹽水陽極生成氯氣,陰極生成氫氣,所以反應一段時間后通入適量HCl可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度,故正確;

④電子不能在溶液中轉(zhuǎn)移,故錯誤;

綜上所述答案為②③;

乙裝置中右側(cè)陽極反應為:2Cl--2e-=Cl2,左側(cè)陰極反應為水電離的氫離子放電:2H++2e-=H2,總反應為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2;

(3)乙裝置中右側(cè)陽極反應為:2Cl--2e-=Cl2,左側(cè)陰極反應為水電離的氫離子放電:2H++2e-=H2,水的電離平衡被破壞,電離出更多的氫氧根,X為陽離子交換膜,所以生成的OH-無法遷移到陽極,所以左側(cè)溶液中pH增大;由于Mg2+會與OH-反應生成沉淀,所以總反應發(fā)生改變;

(4)丙池中陰極即精銅上發(fā)生反應:Cu2++2e-=Cu,而陽極即粗銅上由于由比銅活潑的金屬雜質(zhì)放電,所以轉(zhuǎn)移相同電子數(shù)目時,陽極不能生成與陰極消耗的等量的銅離子,所以硫酸銅溶液濃度減小。

練習冊系列答案
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