Question

【题目】某同学设计一个电池(如下图所示)，探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

(1)通入氢气的电极为________ （填正极或负极），该电极反应式为_______。

(2)石墨电极为________ （填阳极或阴极），乙中总反应离子方程式为________。

(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_________（填“增大”“减小”或“不变”）。

(4)若甲中消耗0.01molO2，丙中精铜增重_________g。

Answer 1

【答案】负极 H2-2e-+2OH-=2H2O 阳极 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 减小 1.28

【解析】

(1)燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；

(2)铁电极连接原电池的负极，为电解池的阴极，石墨为阳极，所以乙中相当于惰性电极电解饱和食盐水，电解反应方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)活泼性Zn>Cu>Ag，阳极上锌、铜被氧化，根据转移电子数相等判断；

(4)串联电池中转移电子数相等，根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量。

(1)燃料电池中，通入燃料H2的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，负极上H2失电子发生氧化反应，电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以Fe电极是阴极，发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，则石墨电极是阳极，阳极上Cl-失去电子反应生成Cl2，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，电解反应方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅铜，还有锌失电子进入溶液，阴极上Cu2+获得电子变为单质Cu析出，阳极电极方程式为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小；

(4)若甲中消耗0.01mol O2，转移电子的物质的量n(e-)=4n(O2)=0.04mol，根据转移电子守恒得，丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质，析出铜的质量m(Cu)=0.04mol××64g/mol=1.28g。