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

正極

（填“正極”或“負(fù)極”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為

H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O

．
（2）鐵電極為

陰極

（填“陽極”或“陰極”），石墨電極（C）的電極反應(yīng)式為]

2Cl^--2e^-=Cl₂↑

．
（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將

減小

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（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

1.204×10²³

；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為

12.8g

．
（5）若將乙裝置中鐵電極與石墨電極位置互換，其他裝置不變，此時(shí)乙裝置中發(fā)生的總反應(yīng)式為

Fe+2H₂O

電解  .

Fe（OH）₂↓+H₂↑

．

Answer 1

分析：（1）燃料電池中通入氧化劑的電極是正極，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）丙裝置中，陽極上金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上銅離子得電子生成銅，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒判斷；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行計(jì)算；
（5）若將乙裝置中鐵電極與石墨電極位置互換，其他裝置不變，則陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上氫離子放電生成氫氣．

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）丙裝置中，陽極上金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上銅離子得電子生成銅，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，陽極上銅消耗的質(zhì)量小于陰極上析出銅的質(zhì)量，所以溶液中硫酸銅濃度減小，
故答案為：減�。�
（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

×NA=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；
（5）若將乙裝置中鐵電極與石墨電極位置互換，其他裝置不變，則陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上氫離子放電生成氫氣，
所以電池反應(yīng)式為Fe+2H₂O

電解  .

Fe（OH）₂↓+H₂↑，
故答案為：Fe+2H₂O

電解  .

Fe（OH）₂↓+H₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，明確離子放電順序是解本題關(guān)鍵，注意如果電解池陽極是活潑金屬，則陽極上金屬失電子而不是溶液中陰離子失電子，為易錯(cuò)點(diǎn)．