Question

（2013?金華模擬）工業上采用的一種污水處理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）₃．Fe（OH）₃具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，有凈化水的作用．陰極產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．某科研小組用該原理處理污水，設計裝置如圖所示．下列說法正確的是（　　）

A．為了增加污水的導電能力，應向污水中如入適量的H₂SO₄溶液

B．甲裝置中Fe電極的反應為Fe-3e^-=Fe³⁺

C．為了使該燃料電池長時間穩定運行，電池的電解質組成應保持穩定，電池工作時，循環的物質A為CO₂

D．當乙裝置中有1.6 g CH₄參加反應，則C電極理論上生成氣體在標準狀況下為4.48 L

Answer 1

分析：甲裝置為電解池，乙裝置為原電池裝置，原電池工作時，通入甲烷的一級為負極，發生氧化反應，負極電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，通入氧氣的一級為正極，發生還原反應，正極反應為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，電解池中Fe為陽極，發生Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極的電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，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⁺，以此解答該題．

解答：解：A．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必須是可溶于水的、顯中性的鹽，加入硫酸不能生成Fe（OH）₃沉淀，故A錯誤；
B．電解池中Fe為陽極，發生Fe-2e^-=Fe²⁺，故B錯誤；
C．電池是以熔融碳酸鹽為電解質，負極電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正極反應為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，可以循環利用的物質只有二氧化碳，故C正確；
D．陰極的電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極產生了44.8L（標準狀況）即2mol的氫氣產生，所以轉移電子的物質的量為4mol，根據電池的負極電極反應是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當乙裝置中有1.6 gCH₄參加反應，即0.1mol甲烷參加反應時，有0.8mol電子轉移，則C電極理論上生成氣體在標準狀況下為8.96L，故D錯誤．
故選C．

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的綜合知識，難度較大．注意把握電解池和原電池的工作原理，把握電極方程式的書寫，為解答該題的關鍵．