Question

【题目】某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理（如图所示），其中乙装置为探究氯碱工业原理（X为阳离子交换膜，C为石墨电极），丙装置为探究粗铜精炼原理。请回答下列问题：

(1)从a口通入的气体为_______。

(2)B电极的电极材料是______。丙池中铜离子浓度______（填“变大”“变小”或不变）。

(3)写出甲中通甲烷一极的电极反应式：________________________________。

(4)写出乙中发生的总反应的离子方程式为________________________________。

Answer 1

【答案】O2 粗铜 变小 CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

【解析】

乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜，C为石墨电极)，则Fe作阴极、碳作阳极，则燃料电池中b为正极，a为负极；丙中B为阳极，A为阴极。

(1)乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜，C为石墨电极)，则Fe作阴极、碳作阳极，所以通入a的电极材料是正极、通入b的电极为负极，燃料电池中通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，所以从a口通入的气体O2；

(2)丙装置为粗铜精炼，则A为纯铜、B为粗铜；由于阳极的粗铜中的杂质Fe、Zn会放电，而阴极只有Cu2＋得电子，则丙中阳极溶解的Cu小于阴极析出的Cu，所以丙池中铜离子浓度变小；

(3)甲中通入甲烷的电极上甲烷失电子和KOH反应生成碳酸钾和水，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O；

(4)乙中阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，则电池反应式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。