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电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:在污水中通电生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体可吸附污染物而沉积下来,具有凝聚净化的作用;电极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去浮渣层,即起到了浮选净化的作用.某研究小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置如图所示,下列说法不正确的是(  )
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分析:A装置为电解池,B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,通入氧气的一极为正极,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.电解池中Fe为阳极,发生Fe-2e-=Fe2+,故A正确;
B.电池是以熔融碳酸盐为电解质,正极反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-,故B正确;
C.通过电解生成Fe(OH)3胶体可吸附污染物而沉积下来,加入硫酸钠能使导电能力增强,加快生成Fe(OH)3胶体速率,提高污水的处理效果,故C正确;
D.A装置中阴极的电极反应为:2H++2e-=H2↑,阴极产生了44.8L(标准状况)即2mol的氢气产生,所以转移电子的物质的量为4mol,根据电池的负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,当B装置中转移4mol电子时有0.5molCH4参加反应,即11.2L甲烷参加反应,故D错误;
故选D.
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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电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀.Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用.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.某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置示意图如下:
(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣.此时,应向污水中加入适量的
c
c
.
a.H2SO4     b.BaSO4     c.Na2SO4     d.NaOH     e.CH3CH2OH
(2)电解池阳极的电极反应分别是①
Fe-2e-=Fe2+
Fe-2e-=Fe2+
;②4OH--4e-=2H2O+O2↑.
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是
4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+
4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+
.
(4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极.已知负极的电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O.
①正极的电极反应是
O2+2CO2+4e-=2CO32-(2O2+4CO2+8e-=4CO32-)
O2+2CO2+4e-=2CO32-(2O2+4CO2+8e-=4CO32-)
.
②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,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见图).A物质的化学式是
CO2
CO2
.
(5)实验过程中,若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体,则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况)
11.2
11.2
 L.

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