Question

(16分)最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡單、電耗較低等優(yōu)點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸，總反應(yīng)為：

2CH3CHO + H2O === CH3CH2OH + CH3COOH。實驗室中，以一定濃度的乙醛—Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖所示。

（1）若以甲醇燃料電池為該電解的直流電源，燃料電池中的電解液是氫氧化鈉溶液，則燃料電池中b極的電極反應(yīng)式為 。電池工作一段時間后，氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度 （填變大，變小或不變）

（2）電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生無色氣體。陽極電極反應(yīng)如下：① 4OH－ - 4e－== O2↑+ 2H2O；②

（3）已知：乙醛、乙醇的沸點分別為20.8℃、78.4℃。從電解后陰極區(qū)的溶液中分離出乙醇粗品的方法是 。

（4）若直流電源使用新型的熔融碳酸鹽燃料電池(MCFS)，該電池以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì)，操作溫度為650 ℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣(CO、H2的體積比為1∶1)直接作燃料，其工作原理如圖所示。

①B極發(fā)生______(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式 。

②以此電池電解足量的CuSO4溶液，當(dāng)電池消耗1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氧氣時，則陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為_ _____ g。加入一定量的 可以讓CuSO4溶液回復(fù)原狀。

A、CuO B、Cu(OH)2 C、CuCO3 D、Cu

 

Answer 1

（1）CH4O-6e- +8 OH- == CO32-+6H2O 變小 （2）② CH3CHO -2e- + H2O == CH3COOH + 2H+

（3）蒸餾 （4）①還原 O2+ 2CO2+4e－==2CO32－ ② 6.4 AC

【解析】

試題解析：（1）由圖示可知，a連陽極，b連陰極，所以b為負(fù)極，若以甲醇燃料電池為該電解的直流電源，燃料電池中的電解液是氫氧化鈉溶液，則燃料電池中b極的電極反應(yīng)式為CH4O-6e- +8 OH- == CO32-+6H2O，由電極反應(yīng)可得，氫氧化鈉參與反應(yīng)，電池工作一段時間后，氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度變�。唬�2）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成乙酸和氧氣，電極反應(yīng)為CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，生成乙醇和氫氣，電極反應(yīng)為4H++4e-═2H2↑或4H2O+4e-═2H2↑+4OH-；（3）乙醛、乙醇的沸點的沸點不同，且相差較大，可用蒸餾的方法分離；（4）①在燃料電池中，電子由負(fù)極流行正極，根據(jù)圖示內(nèi)容：電子是從A流向B，可以知道電極B是該燃料電池的正極，發(fā)生的是還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為 O2+ 2CO2+4e－==2CO32－ ；② 當(dāng)電池消耗1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氧氣時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為=×4=0.2mol，電池電解CuSO4溶液時，陰極Cu2++2e－==Cu也轉(zhuǎn)移0.2mol電子，故析出銅的質(zhì)量為0.1mol×64g/mol=6.4g，因電極上析出氧氣和銅，若要讓CuSO4溶液回復(fù)原狀，應(yīng)加入CuO 或CuCO3 ，故AC正確。

考點：原電池和電解池的工作原理 電極反應(yīng)和計算