Question

【題目】如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業原理的相關問題，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關問題：

(1)石墨電極(C)作________極，甲中甲烷燃料電池的負極反應式為______________________________。

(2)若消耗2.24 L(標況)氧氣，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體體積(標況)為________ L。

(3)丙中以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、An等雜質)的電解精煉。下列說法正確的是________(填字母)。

A．a電極為純銅

B．粗銅接電源正極，發生還原反應

C．CuSO4溶液的濃度保持不變

D．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬

(4)若丙中以稀H2SO4為電解質溶液，電極材料b為鋁，則能使鋁表面生成一層致密的氧化膜，該電極反應式為__________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 陽 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 4.48 AD 2Al＋3H2O－6e－===Al2O3 ＋ 6H＋

【解析】(1)燃料電池中，負極上投放燃料，所以投放甲烷的電極是負極，則乙池中鐵為陰極，C為陽極；負極上失電子發生氧化反應，電極反應式為：CH4+10 OH--8e-=CO32-+7H2O．

故答案為：陽；CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O；

(2)串聯電池中轉移電子數相等，若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，則轉移電子的物質的量=×4=0.4mol，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，設生成氫氣的體積為xL；

2H++2e-=H2↑

2mol 22.4L

0.4mol xL

x=4.48，故答案為：4.48；

(3)電解精煉銅時利用了電解原理，電能轉化為化學能，也有少量轉化為熱能；電解精煉時粗銅做陽極，發生氧化反應，精銅做陰極，陰極上發生還原反應；電解時，溶液中的陽離子發生變化，銅離子濃度逐漸減小，鋅離子等濃度逐漸增大；粗銅中的不活潑金屬不能失電子，以陽極泥的形式沉積在陽極附近，故答案為AD；

(4)電解池的陽極材料是鋁時，則該電極反應是鋁本身失電子的過程，即2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+，陰極發生陽離子的得電子過程，在酸溶液中，為6H++6e-=3H2，故答案為：2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。