Question

15．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．下列说法正确的是（　　）

• A． 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，则负极的电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-═5CO₂+2H₂O
• B． 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，可以向污水中加入适量的稀H₂SO₄
• C． 实验过程中，若阴极产生2mol气体，则燃料电池消耗11.2L CH₄
• D． 为了使该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参加循环，则A物质是CO₃^2-

Answer 1

分析 燃料电池中，正极发生的反应是氧气得电子被还原的过程，负极发生的反应是燃料失电子被氧化的过程；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，甲烷燃料电池中，负极发生的反应是甲烷失电子被氧化的过程，电极反应式为CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，所以电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极上氢离子得电子生成氢气，据此进行分析．

解答 解：燃料电池中，正极发生的反应是氧气得电子被还原的过程，负极发生的反应是燃料失电子被氧化的过程；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，甲烷燃料电池中，负极发生的反应是甲烷失电子被氧化的过程，电极反应式为CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，所以电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极上氢离子得电子生成氢气，
A．甲烷燃料电池中，负极发生的反应是甲烷失电子被氧化的过程，电极反应式为：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，故A正确；
B．沉降的原理是碱性环境下，让铁离子沉淀，若加入硫酸，则铁离子不会产生沉淀，无法达到实验目的，故B错误；
C．电解时阴极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，产生4.48 L气体为标准状况下时，转移电子数为0.2mol，甲烷燃料电池中，负极发生的反应是甲烷失电子被氧化的过程，电极反应式为CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，则燃料电池消耗甲烷体积为：$\frac{0.2}{8}$×22.4L=0.56L，故C错误；
D．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，使该燃料电池长时间稳定运行，电池工作时必须  有部分A物质参加循环．A物质是CO₂，故D错误；
故选A．

点评 本题考查原电池和电解池工作原理，较为综合，题目难度中等，做题时注意利用守恒的思考去解答，同时注意电极反应式的书写方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．