Question

【題目】如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅（含少量鋅、金、銀等雜質）的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．請按要求回答相關問題：
（1）甲烷燃料電池正極反應式是 ．
（2）乙裝置中陽離子通過X膜向極（填“Fe”或“C”）移動，石墨（C）極的電極反應式為 ．
（3）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，則丙裝置中陰極析出銅的質量為g，硫酸銅溶液的濃度將（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】
（1）O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
（2）Fe；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑
（3）12.8；減小
【解析】解：（1）燃料電池是將化學能轉變為電能的裝置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極，電極反應式為：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；所以答案是：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；（2）乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以是陰極，則石墨電極是陽極，陽離子通過X膜向陰極移動，所以陽極石墨上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；所以答案是：Fe；2Cl﹣﹣2e﹣═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，反應式為：Zn﹣2e﹣=Zn2+、Cu﹣2e﹣=Cu2+ ， 陰極上析出銅，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小； 根據串聯電池中轉移電子數相等得氧氣、氫氣和銅的關系式為：O2﹣﹣﹣﹣2H2﹣﹣﹣﹣2Cu，設生成銅的質量是x．O2～2H2～2Cu
22.4L 128g
2.24L x
x=12.8g
所以答案是：12.8g；減小．