题目内容
【题目】如图所示，某同学设计了一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答下列相关问题：
（1）写出甲中负极的电极反应式__。
（2）反应一段时间后，乙装置中生成NaOH主要在___(填“铁极”或“石墨极”)区。
（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为___，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将___(填“增大”“减小”或“不变”)。
（4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标准状况下的体积为___。
【答案】CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O 铁极 Zn-2e－=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+ 减小 4.48L
【解析】
根据题意，甲为甲醚(CH3OCH3)燃料电池，乙和丙均属于电解池。甲装置中，通O2一侧为正极，其电极方程式为：3O2+6H2O+12e-=12OH-，通入甲醚一侧为负极，其电极反应为CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O，总的反应方程式为CH3OCH3+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O；乙装置中，Fe为阴极，C为阳极，阴极方程式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，阳极方程式为：2Cl--2e-=Cl2↑；丙装置中，粗铜为阳极，主要的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，精铜为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu。
（1）甲为甲醚(CH3OCH3)燃料电池，其负极的电极反应为：CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O；
（2）乙装置是电解饱和食盐水的装置，则NaOH在阴极上产生，即铁极（与甲装置的负极相连）；
（3）丙装置为镀铜的装置，其中粗铜为阳极，由于粗铜中含有锌、银等杂质，且锌的活泼性比铜强，所以阳极的电极反应有：Zn-2e－=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；反应一段时间后，由于阴极放电的Cu2+被阳极放电生成Zn2+和Cu2+共同取代，所以溶液中CuSO4的浓度减小；
（4）标况下，n(O2)=
=
=0.1mol，则电路中电子转移0.4mol，则乙装置中铁极产生的H2的物质的量为0.2mol，其标况下的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L。
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