试题与答案

如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中

题型:问答题

题目:

如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.

根据要求回答相关问题:

(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(C)的电极反应式为______.

(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在______(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的分子数为______;丙装置中阴极析出铜的质量为______.

答案:

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,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,

电极反应式为:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;

故答案为:正极,CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;

(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑;

故答案为:2Cl--2e-═Cl2↑;

(3)乙池中阴极是铁,阳极是碳,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区;

故答案为:铁极;

(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上不仅铜还有锌、银失电子进入溶液,阴极上析出铜离子,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小;

故答案为:减小;

(5)根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:O2----2H2----2Cu,设生成氢气的分子数是x,生成铜的质量是y.

O2-------2H2-------2Cu

22.4L 26.02×1023 128g

2.24L   x          y

 x=0.2×6.02×1023 

 y=12.8g

 故答案为:0.2×6.02×1023,12.8 g.

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