题目内容
【题目】如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题：
（1）通入氢气的电极为___（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为__。
（2）石墨电极(C)电极为___（填“阳极”或“阴极”），Fe电极的电极反应式为__。
（3）反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在__区。（填“铁极”或“石墨极”）
（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，则丙装置中反应一段时间后，硫酸铜溶液浓度将__（填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）若在标准状况下，有4.48L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为__；丙装置中阴极析出铜的质量为__。
【答案】负极 O2+4e-＋2H2O=4OH- 阳极 2H++2e-=H2↑ 铁极 减小 2.408×1023或0.4NA 25.6g
【解析】
原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应；因此甲池中的通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极；电解池中与电源负极相连的为阴极，与电源正极相连的为阳极；因此，乙池中Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙池中，精铜为阴极，粗铜为阳极。
(1)通过分析可知，通入氢气的电极为负极，正极通入的是氧气，发生的电极反应式为：
；
(2)通过分析可知，乙池中C电极为阳极，Fe电极为阴极，阴极电极反应式为：
，H+是由水电离产生的；
(3)通过分析可知，乙池中Fe电极为阴极，阴极处发生，消耗了水电离生成的H+，因此在阴极区产生了NaOH；
(4)通过分析可知，丙池中粗铜为阳极，由于粗铜中含有杂质，所以电解时阳极不一定是Cu被氧化为Cu2+，但阴极始终是Cu2+被还原为Cu单质，所以电解质溶液中Cu2+浓度会下降；
(5)标况下4.48LO2即0.2mol，能够转移0.8mol电子；乙池中Fe电极生成H2，因此能生成0.4molH2即0.4NA个分子；丙装置的精铜电极则能析出0.4mol铜单质，即25.6g铜。
