Question

【題目】某同學設計一個燃料電池（如圖所示），目的是探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。

根據要求回答相關問題：

（1）通入氫氣的電極為____（填“正極”或“負極”），負極的電極反應式為____________________________。

（2）石墨電極為____（填“陽極”或“陰極”），反應一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，____（填“鐵極”或“石墨極”）區的溶液先變紅。

（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將____（填“增大”“減小”或“不變”）。精銅電極上的電極反應式為______________________________________。

（4）寫出上述例題中乙池電解的總反應方程式：_________________________。

（5）若上述例題甲池中消耗標準狀況下的氫氣11.2 L，則丙池中理論上應析出銅的質量為____。

Answer 1

【答案】負極 H2-2e－+2OH－=2H2O 陽極 鐵極 減小 Cu2＋+2e－=Cu 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 32g

【解析】

(1)裝置甲為氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為負極，負極的電極反應式氫氣發生氧化的方程式；

(2)在乙裝置中，鐵電極與電源的負極相連，據此判斷石墨電極為陽極，反應一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，溶液先變紅的是生成氫氧根離子的一極；

(3)丙裝置是電解精煉銅，按該反應原理判斷硫酸銅溶液濃度變化并書寫精銅電極上的電極反應式；

(4)上述乙池即為電解飽和食鹽水裝置，據此寫電解的總反應方程式；

(5)按電子數守恒，找出甲池中氫氣和丙池中銅的關系式，結合數據計算質量；

(1)裝置甲為氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為負極，氫氣在負極被氧化，在堿性環境下發生反應生成水，其反應式為H2－2e－＋2OH－=2H2O；

(2) 在乙裝置中，鐵電極與電源的負極相連作陰極，則石墨電極為陽極，該裝置反應為電解飽和食鹽水，陽極為氯離子被氧化，陰極反應為2H2O +2e－= H2＋2OH－，故反應一段時間后，滴入酚酞溶液后鐵電極負極溶液先變紅；

(3)丙裝置是電解精煉銅，粗銅作陽極，陽極上粗銅中比銅活潑的雜質如鋅、銅會被氧化，硫酸銅溶液中銅離子得到電子被還原，陰極得到電子數和陽極上失去電子數相同，故析出的銅比溶解的銅少，則銅離子濃度減小；精銅作陰極，則其電極反應式Cu2＋＋2e－=Cu；

(4)上述乙池即為電解飽和食鹽水裝置，則電解的總反應方程式為2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；

(5)按電子數守恒，找出甲池中氫氣和丙池中銅的關系式為

，

則m=32g。