Question

8．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：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．阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，除去浮渣层，即起到了浮选净化的作用．某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，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，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣．此时，可向污水中加入适量的ae．
a．Na₂SO₄     b．H₂SO₄      c．NaOH    d．CH₃COOH    e．NaCl
（2）除污过程中污水池中阳离子将移向阴极（填：“正”或“负”或“阴”或“阳”）．
（3）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式是Ⅰ．Fe-2e^-═Fe²⁺Ⅱ．2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑．
（4）以上电解过程是以上图右侧的燃料电池为电源，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．
①负极的电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；
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，电池工作时必须有部分A物质参加循环．A物质的电子式为．
（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH₄（标准状况）11.2L．

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）除污过程为电解过程，所以污水池中阳离子将移向阴极；
（3）根据电极材料和离子的放电顺序考虑；
（4）①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；
②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；
（5）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的．

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d，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、H₂SO₄，故答案为：ae；
（2）除污过程为电解过程，所以污水池中阳离子将移向阴极，故答案为：阴；
（3）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：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（4）①燃料电池中，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；故答案为：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；
②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，电子式为；故答案为：；
（5）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，当转移0.1mol电子时，消耗CH₄（标准状况）的体积V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2．

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．