Question

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，刮去（或撇掉）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(shè)計裝置示意圖如下：
（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，應向污水中加入適量的

c

．
a．H₂SO₄     b．BaSO₄     c．Na₂SO₄     d．NaOH     e．CH₃CH₂OH
（2）電解池陽極的電極反應分別是①

Fe-2e^-=Fe²⁺

；②4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（3）電極反應①和②的生成物反應得到Fe（OH）₃沉淀的離子方程式是

4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺

．
（4）該熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH₄為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極．已知負極的電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．
①正極的電極反應是

O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-（2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）

．
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)（見圖）．A物質(zhì)的化學式是

CO₂

．
（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）

11.2

 L．

Answer 1

分析：（1）能使導電能力增強的電解質(zhì)必須是易溶于水的，且只能是中性的；
（2）活潑金屬電極做電解池的陽極是，則電極本身放電；
（3）二價鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價；
（4）①燃料電池中，正極發(fā)生的反應一定是氧氣得電子的過程；
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）保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）₃沉淀時，加入的使導電能力增強的電解質(zhì)必須是可溶于水的、顯中性的鹽，故答案為：c；          
（2）活潑金屬電極做電解池的陽極是，則電極本身放電，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）二價鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價，4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，故答案為：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺； 
（4）①料電池中，正極反應一定是氧氣的電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），故答案為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）；        
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，故答案為：CO₂；    
（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4mol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：11.2L．

點評：本題考查了燃料電池的工作原理和原電池和電解池串聯(lián)的綜合知識，難度較大．