Question

【題目】電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，除去浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計(jì)裝置示意圖，如圖所示。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時(shí)，可向污水中加入適量的____________。

a．Na2SO4 b．H2SO4 c．NaOH d．CH3COOH e．NaCl

（2）除污過程中污水池中陽(yáng)離子將移向____極（填：“正”或“負(fù)”或“陰”或“陽(yáng)”）。

（3）電解池陽(yáng)極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式是

Ⅰ. Fe－2e－＝Fe2＋ Ⅱ.______________________________________。

（4）以上電解過程是以上圖右側(cè)的燃料電池為電源，該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料做電極。

①負(fù)極的電極反應(yīng)是____________________________________________；

②為了使該燃料電池長(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)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)。A物質(zhì)的電子式為__________。

（5）實(shí)驗(yàn)過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）_________L。

Answer 1

【答案】ae 陰 4OH－- 4 e－＝ 2H2O＋O2↑ CH4＋4CO32－－8e－＝5CO2＋2H2O 11.2

【解析】

利用燃料電池供電，電解無水從而達(dá)到凈化水的目的。燃料電池中，通入燃料的一極是負(fù)極，即通入甲烷的一極是負(fù)極，通入空氣的一極是正極，氧氣在正極上得到電子，和正極相連的是電解池的陽(yáng)極，即鐵作陽(yáng)極，失去電子生成Fe2+，同時(shí)水電離的氫氧根離子也會(huì)在陽(yáng)極上失去電子生成氧氣，可以把Fe2+氧化為氫氧化鐵，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極是水電離出來的氫離子得到電子生成氫氣，可以把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，除去浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。

（1）為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，且要保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此加入的使導(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，所以答案選ae。

（2）電解池中陽(yáng)離子得到電子，向陰極移動(dòng)。

（3）電解池中陽(yáng)極失去電子，則另一個(gè)電極反應(yīng)式應(yīng)該是溶液中的OH－放電，即4OH－- 4 e－＝ 2H2O＋O2↑。

（4）①燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)一定是燃料失去電子的過程，該電池的電解質(zhì)是熔融碳酸鹽，所以電極反應(yīng)為CH4＋4CO32－－8e－＝5CO2＋2H2O。

②電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳。CO2是含有共價(jià)鍵的共價(jià)化合物，電子式是。

（5）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＋4CO32－－8e－＝5CO2＋2H2O可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，消耗CH4的物質(zhì)的量是0.5mol，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V＝nVm＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L。