Question

【题目】如图所示，某同学设计了一个甲醚（CH3OCH3）燃料电池并探究氯碱工业原理和原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答下列相关问题：

（1）通入氧气的电极为_____(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式_____．

（2）铁电极为_____(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极的电极反应式为_____．

（3）反应一段时间后，乙装置中生成NaOH主要在_____(填“铁极”或“石墨极”)区．

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为_____，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_____(填“增大”“减小”或“不变”)．

（5）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标准状况下的体积为_____；丙装置中阴极析出铜的质量为_____．

Answer 1

【答案】 正极 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 阴极 2Cl--2e-═Cl2↑ 铁极 Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+ 减小 4.48L 12.8 g．

【解析】（1）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极；碱性电解质溶液，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，故电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。

（2）乙池属于电解池，铁电极连接燃料电池的负极，所以是阴极，石墨电极是阳极，在阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑。

（3）乙池中阳极是碳，阴极是铁，阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，使阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液而呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在阴极区，即铁极区。

（4）丙装置如果粗铜中含有锌、银等杂质，锌比铜还原性更强，所以阳极上锌和铜放电，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；阴极上析出铜单质，根据得失电子数相等，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度将减小。

（5）根据串联电路中转移电子数相等可得关系式：O2~2H2~2Cu~4e-，标准状况下，2.24L氧气是0.1mol，所以铁电极上生成H2是0.2mol，在标准状况下的体积为4.48L；丙装置中阴极析出铜0.2mol，质量为12.8g。