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，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，設計裝置示意圖，如圖所示．
（1）實驗時若污水中離子濃度較小，導電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣．此時，可向污水中加入適量的ae．
a．Na₂SO₄     b．H₂SO₄      c．NaOH    d．CH₃COOH    e．NaCl
（2）除污過程中污水池中陽離子將移向陰極（填：“正”或“負”或“陰”或“陽”）．
（3）電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應，電極反應式是Ⅰ．Fe-2e^-═Fe²⁺Ⅱ．2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑．
（4）以上電解過程是以上圖右側(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負極的電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；
②為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)．A物質(zhì)的電子式為．
（5）實驗過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8L（標準狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH₄（標準狀況）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）除污過程為電解過程，所以污水池中陽離子將移向陰極；
（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)生的反應是氧氣得電子被還原的過程，負極發(fā)生的反應是燃料失電子被氧化的過程；
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）為了增強溶液的導電性，因此可選用易溶性強電解質(zhì)溶液，排除d，考慮到題中要求電解時保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH、H₂SO₄，故答案為：ae；
（2）除污過程為電解過程，所以污水池中陽離子將移向陰極，故答案為：陰；
（3）電解時鐵作陽極，因此主要發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，同時也發(fā)生副反應，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，所以正極反應為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；負極反應是CH₄失電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以負極反應為：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）陰極的電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極產(chǎn)生了44.8L（標準狀況）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)電池的負極電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，消耗CH₄（標準狀況）的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2．

點評 本題考查原電池和電解池的知識，較為綜合，做題時注意利用守恒的思考去解答，同時注意電極反應式的書寫．