Question

3．工业上常利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水．其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH₃CHO+H₂O═CH₃CH₂OH+CH₃COOH．实验室按如图所示装置来模拟乙醛废水的处理（以一定浓度的乙醛和Na₂SO₄溶液为电解质溶液）．
①若以甲醇碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入CH₃OH（填化学式）．
②电解池阳极区的电极反应式为CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺．
③在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%．若在两极区分别注入乙醛含量为3g•L^-1的废水1m³，可得到乙醇1.88kg（计算结果保留小数点后两位）．

Answer 1

分析 ①连接电解池阴极的是原电池负极，燃料电池负极上投放燃料，燃料失电子发生氧化反应；
②阳极上乙醛失电子发生氧化反应生成乙酸；
③先根据废水的质量、乙醛的去除率计算去除乙醛的质量，再根据乙醛和乙醇的关系式计算生成乙醇的质量．

解答 解：①连接电解池阴极的是原电池负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，该燃料电池中燃料是甲醇，所以b电极上投放的是CH₃OH，故答案为：CH₃OH；
②电解过程中，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，所以阳极上乙醛和氢氧根离子放电，所以除了氢氧根离子失电子外，乙醛失电子发生氧化反应，电极反应式为CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
故答案为：CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
③设生成乙醇的质量是x，
废水中乙醛的质量为1m³×3g/L=3kg，乙醛的去除率为60%，则反应的乙醛为1.8kg，
CH₃CHO+2e^-+2H₂O═CH₃CH₂OH+2OH^-
44 46
1.8kg x
x=1.88kg，
故答案为：1.88．

点评 本题在电化学的基础上综合考查原电池和电解池的反应原理等知识，题目较为综合，难度中等，注意燃料电池电极反应式的书写要结合电解质溶液．