Question

工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）₃．Fe（OH）₃具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用．阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用．某科研小组用该原理处理污水，设计装置如图所示．下列说法正确的是（　　）

• A、为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO₂
• B、甲装置中Fe电极的反应为Fe-3e^-=Fe³⁺
• C、为了增加污水的导电能力，应向污水中如入适量的H₂SO₄溶液
• D、当乙装置中有1.6g CH₄参加反应，则C电极理论上生成气体在标准状况下为4.48L

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：甲装置为电解池，乙装置为原电池装置，原电池工作时，通入甲烷的一级为负极，发生氧化反应，负极电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，通入氧气的一级为正极，发生还原反应，正极反应为O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，电解池中Fe为阳极，发生Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极的电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价，4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，以此解答该题．

解答： 解：A．电池是以熔融碳酸盐为电解质，负极电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正极反应为O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，可以循环利用的物质只有二氧化碳，故A正确；
B．电解池中Fe为阳极，发生Fe-2e^-=Fe²⁺，故B错误；
C．保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）₃沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，加入硫酸不能生成Fe（OH）₃沉淀，故C错误；
D．阴极的电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极产生了44.8L（标准状况）即2mol的氢气产生，所以转移电子的物质的量为4mol，根据电池的负极电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，当乙装置中有1.6 gCH₄参加反应，即0.1mol甲烷参加反应时，有0.8mol电子转移，则C电极理论上生成气体在标准状况下为8.96L，故D错误．
故选A．

点评：本题考查了燃料电池的工作原理和原电池和电解池串联的综合知识，难度较大．注意把握电解池和原电池的工作原理，把握电极方程式的书写，为解答该题的关键．