题目内容
【题目】如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极反应式为________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应式为_______________________。
(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体的体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________ g。
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。
若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用)________________
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用________作电极。
【答案】CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O 2Cl－－2e－===Cl2↑ 4.48 12.8 负 饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水) 铁
【解析】
燃料电池中，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极。
（1）燃料电池中，负极上投放燃料，所以投放甲烷的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，电解质溶液为碱性，产物为CO32－，电极反应式为：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O；
（2）甲中投放氧化剂的电极是正极，所以乙装置中石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-＝Cl2↑；
（3）串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，氧气的物质的量是2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，则则转移电子的物质的量＝0.1mol×4＝0.4mol，乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气，设生成氢气的体积为xL；丙装置中阴极上析出铜，设析出铜的质量为yg，则
2H++2e-＝H2↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
解得x=4.48L
Cu 2++2e-＝Cu
2mol 64g
0.4mol yg
解得y=12.8g；
（4）电解饱和食盐水时，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，次氯酸钠是漂白液的有效成分，B电极上生成氯气，氯气的密度小于溶液的密度，所以生成的氯气上升，能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠，所以A极上析出氢气，即A极是阴极，所以a为电池负极；若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠做电解质溶液，阴极上氢离子放电生成氢气，如果阳极是惰性电极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁，所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁。答案为负 饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水) 铁。
【题目】下表为周期表前20号元素中某些元素的有关数据：
元素性质 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ⑨ |
原子半径(10-10m) | 1.86 | 1.52 | 0.66 | 0.53 | 0.77 | 1.10 | 0.99 | 2.31 | 0.70 |
最高价态 | +1 | +1 | —— | +1 | +4 | +5 | +7 | +1 | +5 |
最低价态 | —— | —— | －2 | -1 | -4 | －3 | －1 | —— | －3 |
试回答下列问题：(用对应具体符号或名称表示)
(1)以上9种元素的原子中，还原性最强的是________(名称)，写出它的原子结构示意图：___________________ ；
(2)③与④可分别形成10电子和18电子的分子，写出该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式：________________________________________(分解反应)。
(3)某元素R的原子半径为1.04×10-10m，该元素在周期表中的位置是_______________
(4)①、③、⑦三种元素形成的离子，其半径由小到大的顺序为_______________
(5)下列事实能说明元素⑦的非金属性比硫元素的非金属性强的是___________。
a.元素⑦形成的单质比硫元素形成的单质的熔点低
b.元素⑦和硫两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高
c.元素⑦的单质通入到H2S的溶液中出现浑浊
