Question

【题目】如下图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题：

（1）通入氧气的电极为________（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为 。

（2）铁电极为________（填“阳极”或“阴极”），石墨电极(C)的电极反应式为 。

（3）反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在________区。（填“铁极”或“石墨极”）

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，则丙装置中反应一段时间后，硫酸铜溶液浓度将________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（5）若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为 ；丙装置中阴极析出铜的质量为 。

Answer 1

【答案】（1）正极 H2－2e－＋2OH－=2H2O

（2）阴极 2Cl －2e－=Cl2↑（3）铁极

（4）减小（5）1.204×1023或0.2NA 12.8 g

【解析】试题分析：（1）燃料电池中通入氧气的电极是正极，负极上氢气失电子，电极反应式为：H2－2e－＋2OH－=2H2O；

（2）乙池属于电解池，铁电极是阴极，石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑；

（3）乙池中阴极是铁，阳极是碳，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子逐渐增大，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区；

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，则阳极上的铜、锌、银都会失电子进入溶液，阴极上析出铜离子，根据得失电子守恒，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小；

（5）根据方程式中的转化关系：O2----2H2----2Cu，2.24 L氧气的物质的量为0.1mol，则生成氢气的分子数是0.2×6.02×1023=1.204×1023，生成铜的质量是0.2×64=12.8g。