题目内容

8.某污水中含有Fe3+、Ag+、Cu2+等离子,某工厂采用电解的方法处理该污水,具体的做法是:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3.Fe(OH)3具有吸附性,可吸附污物而沉积下来,有净化水的作用,阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用.该厂污水处理设计装置如图所示,下列说法正确的是(  )
A.通入空气的电极为阳极
B.甲装置中Fe电极的反应为Fe-3e-=Fe3+
C.为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时,循环物质为CO2
D.当乙装置中有1.6 g CH4参加反应,则C电极理论上生成气体在标准状况下为8.96 L

分析 甲装置为电解池,乙装置为原电池装置,原电池工作时,通入甲烷的一级为负极,发生氧化反应,负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,通入氧气的一级为正极,发生还原反应,正极反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-,电解池中Fe为阳极,发生Fe-2e-=Fe2+,阴极的电极反应为:2H++2e-=H2↑,二价铁离子具有还原性,能被氧气氧化到正三价,4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+,以此解答该题.

解答 解:A.甲装置为电解池,乙装置为原电池装置,原电池工作时,通入甲烷的一级为负极,通入空气的一级为正极,故A错误;
B.电解池中Fe为阳极,发生Fe-2e-=Fe2+,故B错误;
C.电池是以熔融碳酸盐为电解质,负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,正极反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-,可以循环利用的物质只有二氧化碳,故C正确;
D.电池的负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,当乙装置中有1.6 gCH4参加反应,即0.1mol甲烷参加反应时,有0.8mol电子转移,C电极的电极反应为:2H++2e-=H2↑,则C电极理论上生成气体在标准状况下为8.96L,故D正确;
故选:CD.

点评 本题考查了燃料电池的工作原理和原电池和电解池串联的综合知识,难度较大.注意把握电解池和原电池的工作原理,把握电极方程式的书写为解答该题的关键.

练习册系列答案
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17.如图是碳的正常循环,但由于过度燃烧化石燃料,造成二氧化碳浓度不断上升.研究和解决二氧化碳捕集、存储和转化问题成为当前化学工作者的重要使命.

(1)有关碳循环的说法中正确的是ac
a.光合作用是光能转化成化学能b.化石燃料是可再生的
c.循环过程有氧化还原反应d.石油中含乙烯、丙烯,通过加聚反应得到高分子化合物
(2)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2发生反应:2CO2(g)=2CO(g)+O2(g),该反应的△H0>,(选填:>、<、=).
(3)CO2转化途径之一是:利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后将H2与CO2转化为甲醇或其它的物质.
2H2O(1)=2H2(g)+O2(g)△H=+571.5kJ•mol-1
3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l)+H2O(1)△H=-137.8kJ•mol-1
则反应:4H2O (1)+2CO2(g)=2CH3OH(l)+3O2(g)△H=kJ•mol-1.
你认为该方法需要解决的技术问题有:.
a.开发高效光催化剂
b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离,并与CO2催化转化.
c.二氧化碳及水资源的来源供应
(4)用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3.在捕集时,气相中有中间体NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成.现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中,分别在不同温度下进行反应:NH2COONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g).实验测得的有关数据见下表.( t1<t2<t3)
温度(℃)
气体总浓度
(mol/L)
时间(min)
152535
0000
t19×10-32.7×10-28.1×10-2
t23×10-24.8×10-29.4×10-2
t33×10-24.8×10-29.4×10-2
氨基甲酸铵分解反应是吸热反应(“放热”、“吸热”).在15℃,此反应的化学平衡常数为:4×10-6.
(5)用一种钾盐水溶液作电解质,CO2电催化还原为碳氢化合物(其原理见图).在阴极上产生乙烯的电极反应方程式为:2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O.

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