Question

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

Answer 1

考点：电解原理,金属的回收与环境、资源保护

专题：电化学专题

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+4CO₃^2--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^-=2CO₃^2-，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+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正极反应为O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，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+4CO₃^2--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．