Question

工業上采用的一種污水處理方法如下：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．某科研小組用該原理處理污水，設計裝置示意圖．如圖所示．
（l）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重的______
a．H₂SO₄  b．CH₃CH₂OH      c．Na₂SO₄      d． NaOH      e． BaSO₄
（2）電解池陽極實際發生了兩個電極反應，其中一個反應生成一種無色氣體，則陽極的電極反應式分別是
I．______； II．______
（3）該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質，CH₄為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料做電極．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（見圖）．A物質的化學式是______
（4）已知燃料電池中有1.6g CH₄參加反應，則C電極理論上生成氣體______L （標準狀況）．
（5）若將裝置中的甲部分換為如圖所示的裝置，寫出該電解過程中的化學方程式：______ 2Cu+2H₂SO₄+O₂↑

Answer 1

【答案】分析：（1）從所加入物質能增大溶液離子濃度，并能保持污水的pH在5.0～6.0之間考慮；
（2）根據電極材料和離子的放電順序考慮；
（3）根據碳守恒和兩極上的變化考慮；
（4）根據電極反應式和電子守恒計算；
（5）根據兩極上的反應書寫電解方程式．
解答：解：（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）由于原電池的負極產物有水生成，所以負極必有CO₃^2-參加反應，同時根據碳守恒可知A必為CO₂，負極反應式可表示為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，故答案為：CO₂；
（4）C為電解池的陰極，由于電解質溶液呈弱酸性，發生的反應為：2H⁺-2e^-=H₂↑，則1.6g CH₄參加反應負極上轉移的電子的物質的量為0.8mol，在C極上生成0.4molH₂，標況下體積為
8.96L，故答案為：8.96L；
（5）電解硫酸銅溶液時，陰極上有銅析出，反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，陽極上有氧氣生成，反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，所以總反應式為：2CuSO₄+2H₂2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，故答案為：2CuSO₄+2H₂2Cu+2H₂SO₄+O₂↑．
點評：本題考查原電池和電解池的知識，較為綜合，做題時注意利用守恒的思考去解答，同時注意電極反應式的書寫．