Question

4．如图所示，某同学设计了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．下列有关说法正确的是（　　）

• A． 反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区
• B． 乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe-2e ^-=Fe²⁺
• C． 通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O₂-4e ^-+2H₂O═4OH^-
• D． 反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变

Answer 1

分析 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，则Fe为阴极，C为阳极，精铜为阴极，粗铜为阳极；
A．乙中阴极上氢离子放电生成氢气和氢氧根离子；
B．阴极上溶液中的阳离子得电子；
C．正极上氧气得电子生成氢氧根离子；
D．阳极上活泼性比铜强的金属先失电子，阴极上只有铜离子得电子．

解答 解：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，则Fe为阴极，C为阳极，精铜为阴极，粗铜为阳极；
A．乙中Fe为阴极，阴极上氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，所以乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区，故A正确；
B．乙装置中铁电极为阴极，阴极上溶液中的阳离子得电子，则阴极电极方程式为2H⁺+2e^-═H₂↑；故B错误；
C．正极上氧气得电子生成氢氧根离子，所以正极发生的电极反应为O₂+4e ^-+2H₂O=4OH^-；故C错误；
D．阳极上活泼性比铜强的金属先失电子，阴极上只有铜离子得电子，由于两极上得失电子守恒，所以溶解的Cu与生成的Cu不相同，则溶液中铜离子浓度减小，故D错误．
故选A．

点评 本题综合考查电解池和原电池知识，注意把握电化学工作原理，侧重于学生的分析能力的考查，有利于培养学生的良好的科学素养，难度中等．