Question

工业上采用的一种污水处理方法如下：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．某科研小组用该原理处理污水，设计装置示意图．如图所示．
（l）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重的______
a．H₂SO₄  b．CH₃CH₂OH      c．Na₂SO₄      d． NaOH      e． BaSO₄
（2）电解池阳极实际发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是
I．______； II．______
（3）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．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（见图）．A物质的化学式是______
（4）已知燃料电池中有1.6g CH₄参加反应，则C电极理论上生成气体______L （标准状况）．
（5）若将装置中的甲部分换为如图所示的装置，写出该电解过程中的化学方程式：______ 2Cu+2H₂SO₄+O₂↑

Answer 1

【答案】分析：（1）从所加入物质能增大溶液离子浓度，并能保持污水的pH在5.0～6.0之间考虑；
（2）根据电极材料和离子的放电顺序考虑；
（3）根据碳守恒和两极上的变化考虑；
（4）根据电极反应式和电子守恒计算；
（5）根据两极上的反应书写电解方程式．
解答：解：（1）为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH，BaSO₄不溶，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：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（3）由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO₃^2-参加反应，同时根据碳守恒可知A必为CO₂，负极反应式可表示为CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，故答案为：CO₂；
（4）C为电解池的阴极，由于电解质溶液呈弱酸性，发生的反应为：2H⁺-2e^-=H₂↑，则1.6g CH₄参加反应负极上转移的电子的物质的量为0.8mol，在C极上生成0.4molH₂，标况下体积为
8.96L，故答案为：8.96L；
（5）电解硫酸铜溶液时，阴极上有铜析出，反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，阳极上有氧气生成，反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，所以总反应式为：2CuSO₄+2H₂2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，故答案为：2CuSO₄+2H₂2Cu+2H₂SO₄+O₂↑．
点评：本题考查原电池和电解池的知识，较为综合，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．