Question

【题目】某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是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。

（1）通入氢气的电极为________ (填正极或负极)，该电极反应式为________。

（2）石墨电极为________ (填阳极或阴极)，乙中总反应化学方程式为________；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是_________。

（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）若甲中消耗0.01mol O2，丙中精铜增重_________克。

Answer 1

【答案】负极 H2-2e-+2OH-=2H2O 阳极 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色。 减小 1.28g

【解析】

从图中可以看出，甲池为原电池(作电源)，乙池为电解池，丙池为铜的电解精炼。甲池中，通氢气的电极为负极，通氧气的电极为正极；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)通入氢气的电极为负极，负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O，答案为负极；H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)石墨电极为阳极，乙中总反应化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液右侧发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，通过阳离子交换膜进入乙池的左侧，在乙池的左侧，发生的反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，所以乙池左侧出现的现象是：溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色，答案为阳极；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色；

(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中发生的反应为:阳极：Zn-2e-=Zn2+，Cu-2e-=Cu2+；阴极：Cu2++2e-=Cu，因为线路中通过电子的物质的量相等，所以随着电解反应的进行，溶液中Cu2+不断减小，答案为减小；

(4)可通过电子守恒建立以下关系式

O2——4e-——2Cu

0.01mol 0.02mol

，

答案为1.28g。