Question

9．工業(yè)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(guò)電解生成Fe（OH）₃．Fe（OH）₃具有吸附性，可吸附污物而沉積下來(lái)，有凈化水的作用．某科研小組用該原理處理污水，設(shè)計(jì)的裝置如圖所示．下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 為了增加污水的導(dǎo)電能力，應(yīng)向污水中加入適量的H₂SO₄溶液
• B． 甲裝置中Fe電極的反應(yīng)為Fe-3e^-═Fe³⁺
• C． 為了使燃料電池乙長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時(shí)，循環(huán)的物質(zhì)A為CO₂
• D． 當(dāng)乙裝置中有1.6 gCH₄參加反應(yīng)時(shí)，C電極理論上生成氣體的體積在標(biāo)況下為4.48 L

Answer 1

分析 甲裝置為電解池，乙裝置為原電池裝置，原電池工作時(shí)，通入甲烷的一級(jí)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，通入氧氣的一級(jí)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，電解池中Fe為陽(yáng)極，發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)，4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，以此解答該題．

解答 解：A．保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過(guò)電解生成Fe（OH）₃沉淀時(shí)，加入的使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是可溶于水的、顯中性的鹽，加入硫酸不能生成Fe（OH）₃沉淀，故A錯(cuò)誤；
B．電解池中Fe為陽(yáng)極，發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，故B錯(cuò)誤；
C．電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正極反應(yīng)為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，故C正確；
D．陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極產(chǎn)生了44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當(dāng)乙裝置中有1.6 gCH₄參加反應(yīng)，即0.1mol甲烷參加反應(yīng)時(shí)，有0.8mol電子轉(zhuǎn)移，則C電極理論上生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96L，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池的工作原理和原電池和電解池串聯(lián)的綜合知識(shí)，難度較大．注意把握電解池和原電池的工作原理，把握電極方程式的書(shū)寫(xiě)，為解答該題的關(guān)鍵．