Question

20．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）₃沉淀．Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用．阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用．某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示．
（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣．此时，应向污水中加入适量的c．
a．H₂SO₄     b．BaSO₄     c．Na₂SO₄     d．NaOH     e．CH₃CH₂OH
（2）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式是
Ⅰ．Fe-2e^-=Fe²⁺
Ⅱ．4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）以上电解过程是图右侧的燃料电池为电源，该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极．
①正极的电极反应是O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环．A物质的化学式是CO₂；
（4）实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH₄（标准状况）11.2L．

Answer 1

分析 （1）能使导电能力增强的电解质必须是易溶于水的，且只能是中性的；
（2）根据阳极电极材料和离子的放电顺序考虑放电的离子，并书写电极反应式；
（3）①燃料电池中，正极发生的反应一定是氧气得电子的过程；
②电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳；
（4）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的．

解答 解：（1）保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）₃沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，故答案为：c；
（2）电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e^-=Fe²⁺，同时也发生副反应，即溶液中的OH^-失电子被氧化生成O₂，故答案为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（3）①料电池中，正极反应一定是氧气的电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），故答案为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）；
②电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳，故答案为：CO₂；
（4）阴极的电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极产生了44.8L（标准状况）即2mol的氢气产生，所以转移电子的物质的量为4mol，根据电池的负极电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，当转移4mol电子时，消耗CH₄（标准状况）的体积V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2L．

点评 本题考查了燃料电池的工作原理和原电池和电解池串联的综合知识，难度较大．