Question

【題目】如圖所示，某化學興趣小組設計了一個燃料電池，并探究氯堿工業原理和粗銅精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。根據要求回答相關問題:

（1）通入氧氣的電極為_____（填“正極”或“負極”），此電極反應式為_________。

（2）鐵電極為_______（填“陽極”或“陰極”），乙裝置中電解反應的化學方程式為_________________。

（3）某粗銅中含有鐵、金、銀和鉑等雜質，通過電解精制后，為從電解液中制得硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)，設計了如下工藝流程：

已知：幾種金屬陽離子開始沉淀和沉淀完全的pH。

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3＋	1.9	3.2
Fe2＋	7.6	9.6
Cu2＋	4.7	6.7

①步驟I中加入試劑A的目的是_____________________________，試劑A應選擇______(填序號)；

a．氯氣 b．過氧化氫 C．酸性高錳酸鉀溶液

②步驟II中試劑B為_________（答出一種即可），調節pH的范圍是___________；

③步驟III的操作是加熱濃縮、___________、過濾。

Answer 1

【答案】正極 O2+4e－＋2H2O＝4OH－ 陰極 2NaCl＋2H2O2NaOH＋C12↑＋H2↑ 將Fe2＋氧化為Fe3＋ b CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3 3.2≤pH<4.7 冷卻結晶

【解析】

（1）燃料電池中通入氧氣的電極是正極，正極上得電子發生還原反應，負極上燃料失電子發生氧化反應；

（2）鐵電極作陰極，碳作陽極，乙裝置中電解氯化鈉飽和溶液時，陽極上氯離子放電；

（3）利用電解法進行粗銅提純時粗銅應作陽極，精銅作陰極，已知金屬的活動性順序為Fe>Cu>Ag>Pt>Au，因此在電解過程中Ag、Pt、Au不會失去電子，而是形成陽極泥，雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，且不會引進雜質離子，實現固體和液體的分離采用的方法是過濾，調節pH時溶度積小的先形成沉淀析出，以此分析。

（1）燃料電池中通入氧化劑氧氣的電極是正極，正極上得電子發生還原反應，電極反應式為

故答案為：正極；；

（2）鐵電極連接原電池負極而作電解池陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時，電解反應的化學方程式為： ，

故答案為：陰極；；

（3）①步驟I中加入試劑A是過氧化氫，目的是將Fe2+氧化為Fe3+，過氧化氫是綠色氧化劑，在氧化過程中不引入雜質，不產生污染
故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；b；

②出去銅離子的溶液中的鐵離子雜質離子，為了不引入雜質離子，采用鐵離子水解的原理來除去，可以加入：CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3；根據幾種金屬陽離子開始沉淀和沉淀完全的pH數據，需要調整的pH范圍：3.2≤pH<4.7；

故答案為：CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3；3.2≤pH<4.7；

③硫酸銅溶液得到硫酸銅晶體的過程是：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾，

故答案為：冷卻結晶；過濾。