Question

【題目】如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅（含有少量鋅、金、銀等雜質）的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。回答下列問題：

(1)甲烷燃料電池負極的電極反應式為_________。

(2)乙裝置中陽離子通過X膜向________ 極（填“Fe”或“C”）移動；丙裝置中粗銅為_______電極（填“A”或“B”）

(3)若在標況下，有2.24L氧氣參與反應，則乙裝置中右側溶液________（填“增加”或“減少”）______g，丙裝置中CuSO4濃度__________（填“增加”、“減少” 或“不變”）。

Answer 1

【答案】CH4 - 8e- +10OH- =CO32- +7H2O Fe B 減少 23.4 減少

【解析】

（1）燃料電池是將化學能轉化為電能的裝置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極。

（2）乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以是陰極，則石墨電極是陽極，陽離子通過X膜向陰極移動，粗銅作陽極。

（3）根據串聯電池中轉移電子數相等得氧氣和氯氣的關系式為：O2～2Cl2。

（1）燃料電池是將化學能轉化為電能的裝置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH4 - 8e- +10OH- =CO32- +7H2O，故答案為：CH4 - 8e- +10OH- =CO32- +7H2O。

（2）乙池有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以是陰極，則石墨電極是陽極，陽離子通過X膜向陰極移動，粗銅作陽極，故答案為：Fe；B。

（3）根據串聯電池中轉移電子數相等得氧氣和氯氣的關系式為：O2～2Cl2，標況下，2.24L氧氣的物質的量為0.1mol，所以氯氣的物質的量為0.2mol，消耗溶液中氯離子為0.4mol，乙裝置中陽離子交換膜右側進入左側的鈉離子也為0.4mol，所以右側溶液質量減少為0.4×23+0.4×35.5=23.4g，粗銅（含有少量鋅、金、銀等雜質），陽極上不僅銅還有鋅失電子進入溶液中，陰極上析出銅，根據轉移電子數相等，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中CuSO4濃度減小，故答案為：減少 ；23.4 ；減少。