Question

如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)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(guān)問題：

（1）通入氧氣的電極為

 

（填“正極”或“負(fù)極”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）鐵電極為

 

（填“陽極”或“陰極”），石墨電極（C）的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）反應(yīng)一段時(shí)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）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，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(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池中通入氧氣的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）鐵電極作陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時(shí)，陽極上氯離子放電；
（3）乙裝置為電解氯化鈉裝置，氫氧化鈉在陰極生成；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（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(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成水，
電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：正極；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）鐵電極連接原電池負(fù)極而作電解池陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時(shí)，陽極上氯離子放電，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：陰極；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）乙池中陰極是鐵，陽極是碳，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電，導(dǎo)致陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度溶液呈堿性，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在鐵極區(qū)，
故答案為：鐵極；
（4）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得
則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為=

2.24L 22.4L/mol ×4

2

×N_A=1.204×10²³，丙裝置中陰極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，
析出銅的質(zhì)量═

2.24L 22.4L/mol ×4

2

×64g/mol=12.8g，
 故答案為：1.204×10²³；12.8g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池和電解池知識(shí)，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，為解答該題的關(guān)鍵，結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)解答該題，難度不大．