Question

【題目】電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計裝置示意圖，如圖所示。

（1）實驗時若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時，應(yīng)向污水中加入適量的__________。

a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH

（2）電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別是

Ⅰ.___________________； Ⅱ._________________；

（3）電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是__________________；

（4）該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料做電極。

①負極的電極反應(yīng)是____________________；

②為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)（見上圖）。A物質(zhì)的化學(xué)式是_________________；

（5）實驗過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）____L。

Answer 1

【答案】C Fe－2e－=Fe2＋ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe(OH)3↓＋8H＋ CH4-8e-+4CO32 -=5CO2 +2H2O CO2 11.2 L

【解析】

（1）從所加入物質(zhì)能增大溶液離子的濃度，并能保持污水的pH在5.0~6.0之間進行分析；

（2）根據(jù)陽極電極材料和離子的放電順序分析放電的離子，書寫電極反應(yīng)；

（3）二價鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化為三價；

（4）①燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

②根據(jù)兩極上發(fā)生的反應(yīng)確定循環(huán)使用的物質(zhì)；

（5）在燃料電池和電解池的串聯(lián)電路中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是相同的。

（1）為了增強溶液的導(dǎo)電性，可選用易溶的強電解質(zhì)溶液，排除B項，考慮到污水的pH在5.0~6.0之間，因此不能使用氫氧化鈉，硫酸能將Fe(OH)3溶解，因此應(yīng)向污水中加入適量的硫酸鈉；

（2）電解時，鐵作陽極，失電子，發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-=Fe2+，同時溶液中的OH-失電子被氧化為O2，因此，電極反應(yīng)為：Ⅰ.Fe-2e-=Fe2+，Ⅱ. 4OH--4e-=2H2O+O2↑；

（3）Fe2+具有還原性，能被氧氣氧化為三價，那么得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式為：4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe(OH)3↓＋8H＋；

（4）①燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CH4-8e-+4CO32 -=5CO2 +2H2O；

②由電極反應(yīng)可知電池工作時參加循環(huán)的物質(zhì)為CO2；

（5）陰極的電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，陰極產(chǎn)生了44.8 L（即2mol）氣體，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為4mol，由CH4-8e-+4CO32-=5CO2 +2H2O可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為4mol時，消耗CH4的體積為V=nVm=×4mol×22.4L/mol=11.2L。