Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池（如圖所示），目的是探究氯堿工業(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）通入氫氣的電極為____（填“正極”或“負(fù)極”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________________________。

（2）石墨電極為____（填“陽極”或“陰極”），反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，____（填“鐵極”或“石墨極”）區(qū)的溶液先變紅。

（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將____（填“增大”“減小”或“不變”）。精銅電極上的電極反應(yīng)式為______________________________________。

（4）寫出上述例題中乙池電解的總反應(yīng)方程式：_________________________。

（5）若上述例題甲池中消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣11.2 L，則丙池中理論上應(yīng)析出銅的質(zhì)量為____。

Answer 1

【答案】負(fù)極 H2-2e－+2OH－=2H2O 陽極 鐵極 減小 Cu2＋+2e－=Cu 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 32g

【解析】

(1)裝置甲為氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式氫氣發(fā)生氧化的方程式；

(2)在乙裝置中，鐵電極與電源的負(fù)極相連，據(jù)此判斷石墨電極為陽極，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，溶液先變紅的是生成氫氧根離子的一極；

(3)丙裝置是電解精煉銅，按該反應(yīng)原理判斷硫酸銅溶液濃度變化并書寫精銅電極上的電極反應(yīng)式；

(4)上述乙池即為電解飽和食鹽水裝置，據(jù)此寫電解的總反應(yīng)方程式；

(5)按電子數(shù)守恒，找出甲池中氫氣和丙池中銅的關(guān)系式，結(jié)合數(shù)據(jù)計算質(zhì)量；

(1)裝置甲為氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為負(fù)極，氫氣在負(fù)極被氧化，在堿性環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)生成水，其反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－=2H2O；

(2) 在乙裝置中，鐵電極與電源的負(fù)極相連作陰極，則石墨電極為陽極，該裝置反應(yīng)為電解飽和食鹽水，陽極為氯離子被氧化，陰極反應(yīng)為2H2O +2e－= H2＋2OH－，故反應(yīng)一段時間后，滴入酚酞溶液后鐵電極負(fù)極溶液先變紅；

(3)丙裝置是電解精煉銅，粗銅作陽極，陽極上粗銅中比銅活潑的雜質(zhì)如鋅、銅會被氧化，硫酸銅溶液中銅離子得到電子被還原，陰極得到電子數(shù)和陽極上失去電子數(shù)相同，故析出的銅比溶解的銅少，則銅離子濃度減小；精銅作陰極，則其電極反應(yīng)式Cu2＋＋2e－=Cu；

(4)上述乙池即為電解飽和食鹽水裝置，則電解的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；

(5)按電子數(shù)守恒，找出甲池中氫氣和丙池中銅的關(guān)系式為

，

則m=32g。