Question

【題目】某同學設計一個電池(如下圖所示)，探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。

(1)通入氫氣的電極為________ （填正極或負極），該電極反應式為_______。

(2)石墨電極為________ （填陽極或陰極），乙中總反應離子方程式為________。

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

(4)若甲中消耗0.01molO2，丙中精銅增重_________g。

Answer 1

【答案】負極 H2-2e-+2OH-=2H2O 陽極 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 減小 1.28

【解析】

(1)燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，負極上失電子發生氧化反應，正極上氧化劑得電子發生還原反應；

(2)鐵電極連接原電池的負極，為電解池的陰極，石墨為陽極，所以乙中相當于惰性電極電解飽和食鹽水，電解反應方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)活潑性Zn>Cu>Ag，陽極上鋅、銅被氧化，根據轉移電子數相等判斷；

(4)串聯電池中轉移電子數相等，根據轉移電子數相等計算丙裝置中陰極析出銅的質量。

(1)燃料電池中，通入燃料H2的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，負極上H2失電子發生氧化反應，電極反應為H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以Fe電極是陰極，發生的電極反應：2H++2e-=H2↑，則石墨電極是陽極，陽極上Cl-失去電子反應生成Cl2，電極反應式為：2Cl--2e-=Cl2↑，電解反應方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，陽極上不僅銅，還有鋅失電子進入溶液，陰極上Cu2+獲得電子變為單質Cu析出，陽極電極方程式為Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根據轉移電子數相等知，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將減��；

(4)若甲中消耗0.01mol O2，轉移電子的物質的量n(e-)=4n(O2)=0.04mol，根據轉移電子守恒得，丙裝置中陰極上銅離子得電子生成銅單質，析出銅的質量m(Cu)=0.04mol××64g/mol=1.28g。