Question

某同學設計一個燃料電池（如圖所示），目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．

根據(jù)要求回答相關問題：
（1）通入氫氣的電極為

 

極，其電極反應式為

 

．
（2）乙裝置中石墨電極的電極反應式為

 

．反應一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，

 

區(qū)（填“鐵極”或“石墨極”）的溶液先變紅．通過X的離子是

 

．電解一段時間后若要恢復原溶液的成分和濃度，應該采用

 

的辦法．
（3）若在標準狀況下，有224ml氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為

 

；丙裝置中陰極析出產(chǎn)物的質量為

 

．如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，負極上失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
（2）石墨電極為陽極，石墨上氯離子失電子；Fe為陰極，陰極上氫離子放電，同時電極附近有氫氧根離子生成，溶液呈堿性；X為陽離子交換膜，鈉離子和氫離子可以通過；電解后要恢復原溶液則要加入HCl；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路中轉移電子相等進行計算．

解答： 解：（1）燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，負極上失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：負；H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
（2）石墨電極為陽極，陽極的電極反應式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；鐵電極作陰極，陰極上氫離子放電，同時電極附近有氫氧根離子生成，溶液呈堿性，無色酚酞試液在鐵極附近變紅色；X為陽離子交換膜，鈉離子和氫離子可以通過；電解時從溶液中析出氫氣和氯氣，則電解后要恢復原溶液則要加入適量的HCl；
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；鐵極；Na⁺、H⁺；通適量HCl；
（3）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)轉移電子守恒得
則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數(shù)為=

0.224L

22.4L/mol

×4×

1

2

×N_A=1.204×10²²，丙裝置中陰極上銅離子得電子生成銅單質，
析出銅的質量═

0.224L

22.4L/mol

×4×

1

2

×64g/mol=1.28g；電解精煉時，兩極上轉移的電子數(shù)相同，如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，則析出的Cu的物質的量大于溶解的銅，則丙裝置中反應一段時間后硫酸銅溶液濃度將減�。�
故答案為：1.204×10²²；1.28 g；減�。�

點評：本題考查了原電池和電解池知識，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，為解答該題的關鍵，結合串聯(lián)電路的特點解答該題，題目難度中等．