Question

【题目】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，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，弃去浮渣层，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，设计的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________。

a．H2SO4　　　　　

b．CH3CH2OH

c．Na2SO4

d．NaOH

(2)电解过程中，电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个为2H2O－4e－ ＝ O2↑＋4H＋，则另一个电极反应式为_____________________________。

(3)电解池溶液中得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式为_______________________________。

(4)熔融盐燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。

①负极的电极反应式为__________________________________________；

②正极的电极反应式为__________________________________________。

(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况)_____L。

Answer 1

【答案】c Fe－2e－===Fe2＋ 4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋或4Fe2＋＋4H+＋O2===4Fe3+＋2H2O，Fe3++3OH－===Fe(OH)3↓ CH4＋4CO32-－8e－===5CO2＋2H2O O2＋2CO2＋4e－===2CO32-(或2O2＋4CO2＋8e－===4CO32-) 11.2

【解析】

（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）活泼金属电极做电解池的阳极，则电极本身放电；

（3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价；

（4）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；

（5）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。

（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不污染水体的物质，故答案为：c。

（2）活泼金属电极做电解池的阳极，则电极本身放电，电极方程式为：Fe-2e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+。

（3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到正三价，4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+或4Fe2＋＋4H+＋O2=4Fe3+＋2H2O，Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓，故答案为：4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+，或4Fe2＋＋4H+＋O2=4Fe3+＋2H2O，Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓。
（4）①熔融盐燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，CH4燃烧的产物是CO2和H2O，所以负极的电极方程式为：CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O，故答案为：CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O。

②燃料电池中，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-=2CO32-（或2O2+4CO2+8e-=4CO32-），故答案为：O2+2CO2+4e-=2CO32-（或2O2+4CO2+8e-=4CO32-）。

（5）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+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，当转移4mol电子时，消耗CH40.5mol，其在标准状况下的体积V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2L。