Question

10．近期“五水共治”越來越引起人們的重視．對工業廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施．
（1）含乙酸鈉和對氯酚（）的廢水可以通過構成微生物電池除去，其原理如圖所示．

①B是電池的負極（填“正”或“負”）；②A極的電極反應式為Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-．
（2）電滲析法處理廚房垃圾發酵液，同時得到乳酸的原理如下圖所示（圖中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根離子）．
①陽極的電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大；
③400mL10g/L 乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為 145g/L（溶液體積變化忽略不計），則陰極上產生的H₂在標準狀況下的體積約為6.72L（乳酸的摩爾質量為90g/mol ）．

Answer 1

分析 （1）①根據原電池中陽離子的移動方向確定正負極；
②根據原電池中正極上得電子結合正極反應物來分析解答；
（2）①電解池中陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣；
②根據電解池中離子移動方向來回答判斷；
③根據電極反應式結合原子守恒來計算．

解答 解：（1）①原電池中氫離子的移動方向是從負極流向正極，所以B是電池的負極，故答案為：負；
②A是正極，正極上發生得電子的還原反應：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，故答案為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-；
（2）①陽極上是陰離子氫氧根離子發生失電子的氧化反應，電極反應式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在電解池的陽極上是OH^-放電，所以c（H⁺）增大，并且H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；根據電解原理，電解池中的陰離子移向陽極，即A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，這樣：H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大，
故答案為：陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大；
③在陽極上發生電極反應：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極上發生電極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據電極反應方程式，則有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根據差值法，乳酸的濃度變化量是$\frac{145g•{L}^{-1}-10g•L{\;}^{-1}}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物質的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以產生氫氣是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72；

點評 本題涉及電解池和原電池的工作原理以及應用的考查，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，難度中等，注意把握原電池和電解池中離子的移動方向．