Question

某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)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，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜．

根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題：
（1）通入氫氣的電極為

 

（填“正極”或“負(fù)極”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）石墨電極為

 

（填“陽(yáng)極”或“陰極”），乙裝置中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）反應(yīng)一段時(shí)間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，

 

區(qū)（填“鐵極”或“石墨極”）的溶液先變紅．
（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(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224m L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為

 

；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）電解飽和氯化鈉溶液時(shí)，連接原電池負(fù)極的電極是陰極，連接原電池正極的電極是陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，注意如果活潑電極作陽(yáng)極，則陽(yáng)極上電極材料放電而不是溶液中陰離子放電；
（3）電解飽和氯化鈉溶液時(shí)，陰極上氫離子放電，導(dǎo)致氫氧根離子濃度大于氫離子濃度而使溶液呈堿性；
（4）粗銅精煉時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，陽(yáng)極上金屬失電子，陰極上銅離子得電子，根據(jù)陰陽(yáng)極上金屬的變化確定溶液中銅離子是否變化；
（5）串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)及丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量．

解答： 解：（1）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：負(fù)；H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
（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：陽(yáng)極；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：鐵極；
（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，陽(yáng)極上不僅銅還有鋅、銀失電子進(jìn)入溶液，陰極上析出銅，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，所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減小，
故答案為：減�。�
（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)生成氫氣的分子數(shù)是x，生成銅的質(zhì)量是y．
O₂-------2H₂-------2Cu
22.4L 26.02×10²³ 128g
2.24L   x          y
 x=1.204×10²²
 y=12.8g
 故答案為：1.204×10²²，12.8 g．

點(diǎn)評(píng)：本題以原電池和電解池原理為載體考查了電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，燃料相同，如果電解質(zhì)溶液不同，電極反應(yīng)式則不同，為易錯(cuò)點(diǎn)．