Question

【題目】如下圖所示，某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。

根據(jù)要求回答相關問題：

（1）通入氧氣的電極為________（填“正極”或“負極”），負極的電極反應式為 。

（2）鐵電極為________（填“陽極”或“陰極”），石墨電極(C)的電極反應式為 。

（3）反應一段時間后，乙裝置中生成氫氧化鈉主要在________區(qū)。（填“鐵極”或“石墨極”）

（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，則丙裝置中反應一段時間后，硫酸銅溶液濃度將________（填“增大”“減小”或“不變”）。

（5）若在標準狀況下，有2.24 L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為 ；丙裝置中陰極析出銅的質量為 。

Answer 1

【答案】（1）正極 H2－2e－＋2OH－=2H2O

（2）陰極 2Cl －2e－=Cl2↑（3）鐵極

（4）減�。�5）1.204×1023或0.2NA 12.8 g

【解析】試題分析：（1）燃料電池中通入氧氣的電極是正極，負極上氫氣失電子，電極反應式為：H2－2e－＋2OH－=2H2O；

（2）乙池屬于電解池，鐵電極是陰極，石墨電極是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為：2Cl--2e-═Cl2↑；

（3）乙池中陰極是鐵，陽極是碳，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電，導致陰極附近氫氧根離子逐漸增大，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在鐵極區(qū)；

（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，則陽極上的銅、鋅、銀都會失電子進入溶液，陰極上析出銅離子，根據(jù)得失電子守恒，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��；

（5）根據(jù)方程式中的轉化關系：O2----2H2----2Cu，2.24 L氧氣的物質的量為0.1mol，則生成氫氣的分子數(shù)是0.2×6.02×1023=1.204×1023，生成銅的質量是0.2×64=12.8g。