【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(yè)原理的相關問題其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關問題

(1)石墨電極(C)________,甲中甲烷燃料電池的負極反應式為______________________________。

(2)若消耗2.24 L(標況)氧氣,則乙裝置中鐵電極上生成的氣體體積(標況)________ L。

(3)丙中以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(Al、Zn、Ag、Pt、An等雜質)的電解精煉。下列說法正確的是________(填字母)。

A.a(chǎn)電極為純銅

B.粗銅接電源正極發(fā)生還原反應

C.CuSO4溶液的濃度保持不變

D.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬

(4)若丙中以稀H2SO4為電解質溶液,電極材料b為鋁,則能使鋁表面生成一層致密的氧化膜該電極反應式為__________________________________________________________。

【答案】 CH4+10OH-8e===CO+7H2O 4.48 AD 2Al+3H2O-6e===Al2O3 + 6H

【解析】(1)燃料電池中,負極上投放燃料,所以投放甲烷的電極是負極,則乙池中鐵為陰極,C為陽極;負極上失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為:CH4+10 OH--8e-=CO32-+7H2O.

故答案為:陽;CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O;

(2)串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等,若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應,則轉移電子的物質的量=×4=0.4mol,乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣,設生成氫氣的體積為xL;

2H++2e-=H2

2mol 22.4L

0.4mol xL

x=4.48,故答案為:4.48;

(3)電解精煉銅時利用了電解原理,電能轉化為化學能,也有少量轉化為熱能;電解精煉時粗銅做陽極,發(fā)生氧化反應,精銅做陰極,陰極上發(fā)生還原反應;電解時,溶液中的陽離子發(fā)生變化,銅離子濃度逐漸減小,鋅離子等濃度逐漸增大;粗銅中的不活潑金屬不能失電子,以陽極泥的形式沉積在陽極附近,故答案為AD;

(4)電解池的陽極材料是鋁時,則該電極反應是鋁本身失電子的過程,即2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+,陰極發(fā)生陽離子的得電子過程,在酸溶液中,為6H++6e-=3H2,故答案為:2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。

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選項

反應類型

反應條件

A

加成反應、取代反應、消去反應

KOH醇溶液/加熱、KOH水溶液/加熱、常溫

B

消去反應、加成反應、取代反應

NaOH醇溶液/加熱、常溫、NaOH水溶液/加熱

C

氧化反應、取代反應、消去反應

加熱、KOH醇溶液/加熱、KOH水溶液/加熱

D

消去反應、加成反應、水解反應

NaOH水溶液/加熱、常溫、NaOH醇溶液/加熱

A. A B. B C. C D. D

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B. 不能使溴水褪色,但能與氫氣發(fā)生加成反應

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