Question

13．如圖所示，某同學設計了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．請按要求回答相關問題：
（1）甲烷燃料電池負極反應式是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）石墨（C）極的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為4.48L；丙裝置中陰極析出銅的質量為12.8g．

Answer 1

分析 燃料電池中，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極．
（1）燃料電池中，負極上投放燃料，負極上失電子發(fā)生氧化反應．
（2）甲中投放氧化劑的電極是正極，所以乙裝置中石墨是陽極，陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應．
（3）根據(jù)串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等計算鐵電極上生成氫氣的體積、丙裝置中析出銅的質量．

解答 解：燃料電池中，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極．
（1）燃料電池中，負極上投放燃料所以投放甲烷的電極是負極，負極上失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：
CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）甲中投放氧化劑的電極是正極，所以乙裝置中石墨電極是陽極，陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等，若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，則轉移電子的物質的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，設生成氫氣的體積為xL；丙裝置中陰極上析出銅，設析出銅的質量為yg．
2H⁺+2e^-=H₂↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
x=4.48
2Cu ²⁺+2e^-=Cu
2mol 64g
0.4mol yg
y=12.8
故答案為：4.48；12.8．

點評 本題考查了原電池和電解池原理及物質的量的有關計算，難度不大，主要電化學裝置的判斷和原理的分析．