Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池(如下圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。

（1）通入氫氣的電極為________ (填正極或負(fù)極)，該電極反應(yīng)式為________。

（2）石墨電極為________ (填陽(yáng)極或陰極)，乙中總反應(yīng)化學(xué)方程式為________；如果把鐵電極和石墨電極交換，乙溶液左側(cè)出現(xiàn)的現(xiàn)象是_________。

（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__________(填“增大”“減小”或“不變”)。

（4）若甲中消耗0.01mol O2，丙中精銅增重_________克。

Answer 1

【答案】負(fù)極 H2-2e-+2OH-=2H2O 陽(yáng)極 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 溶液中有氣泡逸出；起初產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色。 減小 1.28g

【解析】

從圖中可以看出，甲池為原電池(作電源)，乙池為電解池，丙池為銅的電解精煉。甲池中，通氫氣的電極為負(fù)極，通氧氣的電極為正極；乙池中，Fe電極為陰極，C電極為陽(yáng)極；丙池中，精銅為陰極，粗銅為陽(yáng)極。

(1)通入氫氣的電極為負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：H2-2e-+2OH-=2H2O，答案為負(fù)極；H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)石墨電極為陽(yáng)極，乙中總反應(yīng)化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；如果把鐵電極和石墨電極交換，乙溶液右側(cè)發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池的左側(cè)，在乙池的左側(cè)，發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，所以乙池左側(cè)出現(xiàn)的現(xiàn)象是：溶液中有氣泡逸出；起初產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色，答案為陽(yáng)極；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；溶液中有氣泡逸出；起初產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色；

(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中發(fā)生的反應(yīng)為:陽(yáng)極：Zn-2e-=Zn2+，Cu-2e-=Cu2+；陰極：Cu2++2e-=Cu，因?yàn)榫�路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量相等，所以隨著電解反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中Cu2+不斷減小，答案為減小；

(4)可通過(guò)電子守恒建立以下關(guān)系式

O2——4e-——2Cu

0.01mol 0.02mol

，

答案為1.28g。