Question

【題目】(1) ①某燃料電池以二甲醚為原料，熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，其負(fù)極反應(yīng)如下：CH3OCH3＋6CO32-－12e－===8CO2＋3H2O。寫(xiě)出該燃料電池的正極反應(yīng)式：_____________。

②廢水中含甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成污染，Co3＋可將甲醇氧化為CO2。某同學(xué)以Pt作電極電解酸性含甲醇廢水與CoSO4混合液模擬工業(yè)除污原理，其陽(yáng)極反應(yīng)式為________________________。

③用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為______________。

(2) 某同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。

①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為___________________________。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)_________ (填“大于”、“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

②制得的氫氧化鉀溶液從出口_______(填“A”、“B”、“C”或“D”)導(dǎo)出。

Answer 1

【答案】 2CO2＋O2＋4e－===2CO Co2＋－e－===Co3＋ 0.4NA 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 小于 D

【解析】(1) ①燃料電池中，正極上氧化劑氧氣得電子和二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：2CO2＋O2＋4e－===2CO，因此，本題正確答案為：2CO2＋O2＋4e－===2CO；

②通電后，將Co2+氧化成Co3+，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Co2＋－e－===Co3＋ ，因此，本題正確答案為：Co2＋－e－===Co3＋。

③用惰性電極電解硫酸銅溶液，化學(xué)方程是為：2CuSO4+2H2O==2Cu+2H2SO4+O2↑，從溶液中出來(lái)的是Cu和O2,加入CuO可恢復(fù)，但是題干中說(shuō)的是加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)，說(shuō)明電解到最后，出來(lái)的是H2和O2，即相當(dāng)于電解水，方程式為：2H2O=2H2↑+O2↑，加入的0.1 mol Cu(OH)2相當(dāng)于0.1molCu,0.1mol H2和0.1molO2，其中Cu和H2是還原產(chǎn)物，O2為氧化產(chǎn)物，則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.14NA=0.4 NA

(2) ①電解時(shí)，陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽(yáng)極上氫氧根離子失去電子生成水和氧氣4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；

陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

②氫氧化鉀在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出，因此，本題正確答案為：D。