Question

(16分)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为：

2CH3CHO + H2O === CH3CH2OH + CH3COOH。实验室中，以一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示。

（1）若以甲醇燃料电池为该电解的直流电源，燃料电池中的电解液是氢氧化钠溶液，则燃料电池中b极的电极反应式为 。电池工作一段时间后，氢氧化钠溶液物质的量浓度 （填变大，变小或不变）

（2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。阳极电极反应如下：① 4OH－ - 4e－== O2↑+ 2H2O；②

（3）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8℃、78.4℃。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是 。

（4）若直流电源使用新型的熔融碳酸盐燃料电池(MCFS)，该电池以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接作燃料，其工作原理如图所示。

①B极发生______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式 。

②以此电池电解足量的CuSO4溶液，当电池消耗1.12L(标准状况下)氧气时，则阴极产物的质量为_ _____ g。加入一定量的 可以让CuSO4溶液回复原状。

A、CuO B、Cu(OH)2 C、CuCO3 D、Cu

 

Answer 1

（1）CH4O-6e- +8 OH- == CO32-+6H2O 变小 （2）② CH3CHO -2e- + H2O == CH3COOH + 2H+

（3）蒸馏 （4）①还原 O2+ 2CO2+4e－==2CO32－ ② 6.4 AC

【解析】

试题解析：（1）由图示可知，a连阳极，b连阴极，所以b为负极，若以甲醇燃料电池为该电解的直流电源，燃料电池中的电解液是氢氧化钠溶液，则燃料电池中b极的电极反应式为CH4O-6e- +8 OH- == CO32-+6H2O，由电极反应可得，氢氧化钠参与反应，电池工作一段时间后，氢氧化钠溶液物质的量浓度变小；（2）阳极发生氧化反应，生成乙酸和氧气，电极反应为CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+，阴极发生还原反应，生成乙醇和氢气，电极反应为4H++4e-═2H2↑或4H2O+4e-═2H2↑+4OH-；（3）乙醛、乙醇的沸点的沸点不同，且相差较大，可用蒸馏的方法分离；（4）①在燃料电池中，电子由负极流行正极，根据图示内容：电子是从A流向B，可以知道电极B是该燃料电池的正极，发生的是还原反应，电极反应为 O2+ 2CO2+4e－==2CO32－ ；② 当电池消耗1.12L(标准状况下)氧气时，转移电子的物质的量为=×4=0.2mol，电池电解CuSO4溶液时，阴极Cu2++2e－==Cu也转移0.2mol电子，故析出铜的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g，因电极上析出氧气和铜，若要让CuSO4溶液回复原状，应加入CuO 或CuCO3 ，故AC正确。

考点：原电池和电解池的工作原理 电极反应和计算