Question

6．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理的相關(guān)問題，其中乙裝置中X為陽離子交換膜，丙中滴有少量的酚酞試液．

請按要求回答相關(guān)問題：
（1）甲烷燃料電池負極電極反應(yīng)式是：CH₄-8e^-+10 OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
（2）乙池中總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（3）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體體積為4.48 L．
（4）銅絲a處在開始一段時間的現(xiàn)象為溶液變紅；原因是由于2H⁺+2e^-=H₂↑，水的電離平衡正向移動，使溶液顯堿性，酚酞遇堿變紅（方程式加簡要文字說明）．
（5）丙中以CuSO₄溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，下列說法正確的是bd．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
c．溶液中Cu²⁺向陽極移動
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
（6）室溫下，向濃度均為0.1mol/L的MgSO₄和CuSO₄混合溶液中逐滴加入氨水，先生成X沉淀，生成該沉淀的離子方程式為Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．
（已知：室溫時K_sp[Mg[OH]₂]=1.8×10^-11mol³•L^-3，K_SP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20mol³•L^-3）．

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(yīng)．
（2）電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉；
（3）根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算鐵電極上生成氫氣的體積；
（4）a為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，促進水的電離；
（5）銅的精煉時，粗銅為陽極，純銅為陰極；
（6）先生成溶度積較小的沉淀．

解答 解：（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(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：CH₄-8e^-+10 OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，反應(yīng)為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×4=0.4mol，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，設(shè)生成氫氣的體積為xL；
2H⁺+2e^-=H₂↑
  2mol 22.4L
0.4mol xL
x=4.48，
故答案為：4.48；
（4）a為陰極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，水的電離平衡正向移動，使溶液顯堿性，酚酞遇堿變紅，
故答案為：溶液變紅；由于2H⁺+2e^-=H₂↑，水的電離平衡正向移動，使溶液顯堿性，酚酞遇堿變紅；
（5）電解精煉銅時利用了電解原理，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，也有少量轉(zhuǎn)化為熱能．電解精煉時粗銅做陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，精銅做陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)．電解時，溶液中的陽離子向陰極移動，在陰極上得電子．粗銅中的不活潑金屬不能失電子，以陽極泥的形式沉積在陽極附近．此題應(yīng)選b、d；
故答案為：bd；
（6）由于Cu（OH）₂溶度積較小，則向濃度均為0.1mol/L的MgSO₄和CuSO₄混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Cu（OH）₂，反應(yīng)的離子方程式為Cu（OH）₂；Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．

點評 本題綜合考查電解池和原電池知識，注意把握電化學(xué)工作原理，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，有利于培養(yǎng)學(xué)生的良好的科學(xué)素養(yǎng)，難度中等．