Question

【题目】如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为离子交换膜。

请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是：____________________________________。

（2）乙中X是_________交换膜，向乙中加入几滴酚酞溶液，工作一段时间后铁电极附近溶液变红，请用化学用语解释相关原因______________________________________________

（3）若在标准状况下，有4.48 L氧气参加反应，则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为__________。

（4）欲用丙装置给铜镀银，b应是____________（填化学式）。

（5）化学在环境保护中起十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染，电化学降解NO3—的原理如图所示。

①Ag-Pt电极上的电极反应式为___________________________。

②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为________g。

Answer 1

【答案】CH4－8e－＋10OH－= CO32－＋7H2O 阳离子 铁为阴极，氢离子放电，剩余氢氧根离子，氢氧根浓度不断增大，使得酚酞溶液变红。 0.4 mol Ag 2NO3－＋10e－＋12H＋= N2↑＋6H2O 14.4g

【解析】

⑴甲烷燃料电池，燃料作负极，氧化剂作正极，其负极电极反应式是：CH4－8e－＋10OH－= CO32－＋7H2O，

故答案为：CH4－8e－＋10OH－= CO32－＋7H2O；

⑵为了阻止阴极产生的OH-通过离子交换膜进入阳极室，和阳极产生的Cl2反应，乙中X采用的是阳离子交换膜，向乙中加入几滴酚酞溶液，工作一段时间后铁电极附近溶液变红，原因是铁为阴极，氢离子放电，剩余氢氧根离子，氢氧根浓度不断增大，使得酚酞溶液变红。

故答案为：阳离子；铁为阴极，氢离子放电，剩余氢氧根离子，氢氧根浓度不断增大，使得酚酞溶液变红。

⑶若在标准状况下，有4.48 L氧气参加反应，根据电子守恒，氧气和氯气的物质的量之比为1:2，

x = 0.4 mol

则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为0.4 mol

故答案为：0.4 mol

⑷电镀时镀件作阴极，镀层金属作阳极，所以丙装置给铜镀银，b是阳极，用Ag，

故答案为：Ag；

⑸Ag-Pt电极上，氮的化合价降低，发生还原反应，其电极反应式为2NO3－＋10e－＋12H＋= N2↑＋6H2O，

故答案为：2NO3－＋10e－＋12H＋= N2↑＋6H2O；

若电解过程中转移电子为2 mol，

解得y = 1 mol z = 2 mol c = 0.5 mol

左边质量减少即为消耗水的质量18 g，右边质量减少为生成氮气的质量再减去移动过来的氢离子的质量即

Δm左-Δm右 = 18g – 3.6g =14.4g。