Question

8．工业上采用的一种污水处理方法是：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）₃沉淀．Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用．某科研小组用此法处理污水，设计装置示意图，如图所示．
（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，无法使悬浮物形成浮渣．此时，应向污水中加入适量的C．
A．BaSO₄     B．CH₃CH₂OH        C．Na₂SO₄        D．NaOH
（2）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是：
①Fe-2e^-=Fe²⁺；②2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑．
（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）₃沉淀的离子方程式是4Fe²⁺+10H₂O+O₂═4Fe（OH）₃↓+8H⁺．
（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极．已知负极的电极反应是CH₄+4CO2-3-8e^-═5CO₂+2H₂O．则正极的电极反应是O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-．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，此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是CO₂．

Answer 1

分析 （1）从所加入物质能增大溶液离子浓度，并能保持污水的pH在5.0～6.0之间考虑；
（2）根据电极材料和离子的放电顺序考虑；
（3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价，而溶液呈酸性，所以反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）₃沉淀的离子方程式为：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（4）燃料电池中，正极发生的反应是氧气得电子被还原的过程，负极发生的反应是燃料失电子被氧化的过程；电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳．

解答 解：（1）为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH，BaSO₄不溶，故答案为：C；
（2）电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e^-=Fe²⁺，同时也发生副反应，即溶液中的OH^-失电子被氧化生成O₂，故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价，而溶液呈酸性，所以反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）₃沉淀的离子方程式为：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，故答案为：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（4）料电池中，正极反应一定是氧气得电子，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以正极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；负极反应是CH₄失电子，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以负极反应为：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳；
故答案为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；CO₂．

点评 本题考查原电池和电解池的知识，较为综合，做题时注意利用守恒的思考去解答，同时注意电极反应式的书写．