Question

20．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(jì)裝置示意圖，如圖所示．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)，應(yīng)向污水中加入適量的c．
a．H₂SO₄     b．BaSO₄     c．Na₂SO₄     d．NaOH     e．CH₃CH₂OH
（2）電解池陽極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式是
Ⅰ．Fe-2e^-=Fe²⁺
Ⅱ．4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）以上電解過程是圖右側(cè)的燃料電池為電源，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正極的電極反應(yīng)是O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；
②為了使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)．A物質(zhì)的化學(xué)式是CO₂；
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8L（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）11.2L．

Answer 1

分析 （1）能使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是易溶于水的，且只能是中性的；
（2）根據(jù)陽極電極材料和離子的放電順序考慮放電的離子，并書寫電極反應(yīng)式；
（3）①燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程；
②電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳；
（4）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．

解答 解：（1）保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）₃沉淀時(shí)，加入的使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是可溶于水的、顯中性的鹽，故答案為：c；
（2）電解時(shí)鐵作陽極，因此主要發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，同時(shí)也發(fā)生副反應(yīng)，即溶液中的OH^-失電子被氧化生成O₂，故答案為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（3）①料電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣的電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應(yīng)為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），故答案為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）；
②電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，故答案為：CO₂；
（4）陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極產(chǎn)生了44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，消耗CH₄（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池的工作原理和原電池和電解池串聯(lián)的綜合知識(shí)，難度較大．