Question

【题目】如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

(1)石墨电极(C)作________极，甲中甲烷燃料电池的负极反应式为______________________________。

(2)若消耗2.24 L(标况)氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为________ L。

(3)丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、An等杂质)的电解精炼。下列说法正确的是________(填字母)。

A．a电极为纯铜

B．粗铜接电源正极，发生还原反应

C．CuSO4溶液的浓度保持不变

D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

(4)若丙中以稀H2SO4为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为__________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 阳 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 4.48 AD 2Al＋3H2O－6e－===Al2O3 ＋ 6H＋

【解析】(1)燃料电池中，负极上投放燃料，所以投放甲烷的电极是负极，则乙池中铁为阴极，C为阳极；负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10 OH--8e-=CO32-+7H2O．

故答案为：阳；CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O；

(2)串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则转移电子的物质的量=×4=0.4mol，乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气，设生成氢气的体积为xL；

2H++2e-=H2↑

2mol 22.4L

0.4mol xL

x=4.48，故答案为：4.48；

(3)电解精炼铜时利用了电解原理，电能转化为化学能，也有少量转化为热能；电解精炼时粗铜做阳极，发生氧化反应，精铜做阴极，阴极上发生还原反应；电解时，溶液中的阳离子发生变化，铜离子浓度逐渐减小，锌离子等浓度逐渐增大；粗铜中的不活泼金属不能失电子，以阳极泥的形式沉积在阳极附近，故答案为AD；

(4)电解池的阳极材料是铝时，则该电极反应是铝本身失电子的过程，即2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+，阴极发生阳离子的得电子过程，在酸溶液中，为6H++6e-=3H2，故答案为：2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。