Question

【題目】如圖所示，某同學設計一個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)要求回答相關問題：

（1）通入氫氣的電極為___（填“正極”或“負極”），正極的電極反應式為__。

（2）石墨電極(C)電極為___（填“陽極”或“陰極”），Fe電極的電極反應式為__。

（3）反應一段時間后，乙裝置中生成氫氧化鈉主要在__區(qū)。（填“鐵極”或“石墨極”）

（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，則丙裝置中反應一段時間后，硫酸銅溶液濃度將__（填“增大”“減小”或“不變”）。

（5）若在標準狀況下，有4.48L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為__；丙裝置中陰極析出銅的質量為__。

Answer 1

【答案】負極 O2+4e-＋2H2O=4OH- 陽極 2H++2e-=H2↑ 鐵極 減小 2.408×1023或0.4NA 25.6g

【解析】

原電池的負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；因此甲池中的通入氫氣的電極為負極，通入氧氣的電極為正極；電解池中與電源負極相連的為陰極，與電源正極相連的為陽極；因此，乙池中Fe電極為陰極，C電極為陽極；丙池中，精銅為陰極，粗銅為陽極。

(1)通過分析可知，通入氫氣的電極為負極，正極通入的是氧氣，發(fā)生的電極反應式為：；

(2)通過分析可知，乙池中C電極為陽極，Fe電極為陰極，陰極電極反應式為：，H+是由水電離產(chǎn)生的；

(3)通過分析可知，乙池中Fe電極為陰極，陰極處發(fā)生，消耗了水電離生成的H+，因此在陰極區(qū)產(chǎn)生了NaOH；

(4)通過分析可知，丙池中粗銅為陽極，由于粗銅中含有雜質，所以電解時陽極不一定是Cu被氧化為Cu2+，但陰極始終是Cu2+被還原為Cu單質，所以電解質溶液中Cu2+濃度會下降；

(5)標況下4.48LO2即0.2mol，能夠轉移0.8mol電子；乙池中Fe電極生成H2，因此能生成0.4molH2即0.4NA個分子；丙裝置的精銅電極則能析出0.4mol銅單質，即25.6g銅。