Question

如圖，某同學(xué)設(shè)計一個甲醚（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）一段時間后，硫酸銅溶液濃度將

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L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

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

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，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，投放氧化劑的電極是正極，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，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極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，注意如果活潑電極作陽極，則陽極上電極材料放電而不是溶液中陰離子放電；
（3）粗銅精煉時，粗銅作陽極，陽極上金屬失電子，陰極上銅離子得電子，根據(jù)陰陽極上金屬的變化確定溶液中銅離子是否變化；
（4）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^-═2CO₃^2-+11H₂O；
故答案為：正極，CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+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↑；
故答案為：陰極；2Cl^--2e^-═Cl₂↑；
（3）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，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)一段時間，硫酸銅溶液濃度將減小；
故答案為：減��；
（4）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  2mol        128g
2.24L   x          y
 x=0.2mol，體積是0.2mol×22.4L/mol=4.48L 
y=12.8g
故答案為：4.48L； 12.8g．

點評：本題以原電池和電解池原理為載體考查了電極反應(yīng)式的書寫、物質(zhì)的量的有關(guān)計算等知識點，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫要結(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，為易錯點．