Question

【題目】電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設計裝置示意圖如下：

(1)實驗時若污水中離子濃度較小，導電能力較差，產生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時，應向污水中加入適量的。

a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH e．CH3CH2OH

(2)電解池陽極發生了兩個電極反應，其中一個反應生成一種無色氣體，則陽極的電極反應分別是

①_____________________________________；

②_____________________________________。

(3)該熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。

①負極的電極反應_______________________．

②為了使該燃料電池長時間穩定運行，電池的電解質組成應保持穩定，電池工作時必須有部分A物質參加循環(見上圖)。A物質的化學式是_____________。

(4)實驗過程中，若在陰極產生了44.8L(標準狀況)氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4(標準狀況)L。

(5)如圖是根據氯堿工業中離子交換膜技術原理設計的電解Na2SO4溶液生產NaOH和H2SO4溶液的裝置。

請回答：a為________(填“陽”或“陰”)離子交換膜；從E口流進的物質的化學式(若為溶液，則寫出溶質的化學式)為：______________；寫出此時電解反應的總化學方程式__________________。

Answer 1

【答案】

(1)c(2)Fe-2e-=Fe2+；4OH－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

(3)CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O；CO2(4)11.2L

(5)陰；H2O(加少量稀H2SO4)；2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑

【解析】

試題分析：(1)為了增強溶液的導電性，因此可選用易溶性強電解質溶液，排除A和B，考慮到題中要求電解時保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH，BaSO4不溶，故答案為：c；

(2)電解時鐵作陽極，因此主要發生Fe-2e-=Fe2+，同時也發生副反應，即溶液中的OH-失電子被氧化生成O2，故答案為：Fe-2e-=Fe2+；2H2O-4e-=4H++O2↑；

(3)燃料電池中，正極反應一定是氧氣得電子，該電池的電解質環境是熔融碳酸鹽，所以正極反應為：O2+2CO2+4e-=2CO32-；負極反應是CH4失電子，該電池的電解質環境是熔融碳酸鹽，所以負極反應為：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O；電池是以熔融碳酸鹽為電解質，可以循環利用的物質只有二氧化碳；故答案為：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O；O2+2CO2+4e-=2CO32-；CO2；

(4)陰極的電極反應為：2H++2e-=H2↑，陰極產生了44.8L(標準狀況)即2mol的氫氣產生，所以轉移電子的物質的量為4mol，根據電池的負極電極反應是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，當轉移0.1mol電子時，消耗CH4(標準狀況)的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2；

(5)惰性電極電解硫酸鈉溶液，相當于電解水，陽極發生4OH--4e-=2H2O+O2↑，B為氧氣,電解時氫氧根離子不斷的向陽極移動，所以a為陰離子交換膜，陽極區氫離子與硫酸根離子形成硫酸從A口流出，A為H2SO4溶液，從E口流進的物質為水，為了增加導電性，可以懷疑少量硫酸；陰極發生2H++2e-=H2↑，C為氫氣，D口流出的物質為氫氧化鈉溶液，電解反應的總化學方程式為2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑，故答案為：陰；H2O(加少量稀H2SO4)；2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑。