如图所示，某同学设计一个甲醚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...

如图所示，某同学设计一个甲醚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。

根据要求回答相关问题：

（1）写出负极的电极反应式_____________________________。

（2）铁电极为________（填“阳极”或“阴极”），石墨电极（C）的电极反应式为________________。

（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将____（填“增大”、“ 减小”或“不变”）。

（4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则丙装置中阴极析出铜的质量为______。假设乙装置中氯化钠溶液足够多，若在标准状况下，有224mL氧气参加反应，则乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将____________（填“增大”、“减小”或“不变”），且变化了_______克。

（5）若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换，其他装置不变，此时乙装置中发生的总反应式为_________________________________。

CH3OCH3－12e－+ 16OH－== 2CO32－+ 11H2O 阴极 2Cl－－2e－=Cl2↑ 减小 12.8 增大 0.88 Fe+2H2O Fe(OH)2↓+H2↑ 【解析】（1）燃料电池中通入氧化剂氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，负极上燃料失电子和氢氧根离子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OCH3 - 12e- + 16OH- = 2CO32－+ 11H2O；（2）铁电极连接原电池负极而作电解池阴极，碳作阳极，电解氯化钠饱和溶液时，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；（3）丙装置中，阳极上金属失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子生成铜，根据转移电子守恒，阳极上铜消耗的质量小于阴极上析出铜的质量，所以溶液中硫酸铜浓度减小；（4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，转移电子×4=0.4mol，则丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质，析出铜的质量=×64g/mol=12.8g，根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气的关系式为：O2~2H2，则生成氢气的物质的量是×2=0.2mol，所以消耗0.02×2=0.04mol氢离子，则乙装置中阳离子交换膜右侧进入左侧的钠离子也为0.04mol，所以乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将增大0.04mol×23g/mol-0.04mol×1g/mol＝0.88g；（5）若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换，其他装置不变，则阳极上铁失电子发生氧化反应，阴极上氢离子放电生成氢气，所以电池反应式为Fe+2H2O Fe(OH)2↓+H2↑。点睛：本题考查了原电池和电解池原理，明确离子放电顺序是解本题关键。注意如果电解池阳极是活泼金属，则阳极上金属失电子而不是溶液中阴离子失电子，为易错点。另外有关计算需要利用好电子得失守恒，解题方法如下：。

复制答案

考点分析：

相关试题推荐

工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

Ⅰ.脱硝：

已知：H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1

N2(g)+2O2(g) =2NO2(g) ΔH = +133 kJ·mol-1

H2O(g) = H2O(l) ΔH =－44 kJ·mol-1

催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为：__________________________。

Ⅱ.脱碳：

（1）向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

①该反应自发进行的条件是_____________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)。

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母)

a.混合气体的平均摩尔质量保持不变 b.CO2和H2的体积分数保持不变

c.CO2和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变

e.1molCO2生成的同时有3mol H—H键断裂

③CO2的浓度随时间（0～t2）变化如下图所示，在t2时将容器容积缩小一倍，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t6 CO2浓度随时间的变化。________________________

（2）改变温度，使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同（T1℃、2L密闭容器）。反应过程中部分数据见下表：

	反应时间	CO2(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)	H2O(mol)
反应Ⅰ：恒温恒容	0min	2	6	0	0
10min		4.5
20min	1
30min			1
反应Ⅱ：绝热恒容	0min	0	0	2	2

①达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：平衡常数K(I)______ K(II)（填“﹥”、“﹤”或“＝”下同）；平衡时CH3OH的浓度c(I)____ c(II)。

②对反应Ⅰ，前10min内的平均反应速率v(CH3OH) =______________ 。在其他条件不变的情况下，若30min时只改变温度T2℃，此时H2的物质的量为3.2mol，则T1___T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，则平衡_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

（3）利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸，反应原理为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，装置如图所示：

①电极2的电极反应式是____________；

②在标准状况下，当电极2室有11.2L CO2反应。理论上电极1室液体质量_____(填“增加”或“减少”)______g。

查看答案

亚硝酸氯(C1NO)是有机合成中的重要试剂。可由NO与Cl2在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)。

（1）氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯，涉及如下反应：

①2NO2(g)+NaC1(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1

②4NO2(g)+2NaC1(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K2

③2NO(g)+C12(g)2C1NO(g) K3

则K1，K2，K3之间的关系为K3=______________。

（2）已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O)：

则2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)反应的ΔH和a的关系为ΔH =_____________kJ/mol。

（3）300℃时，2NO(g)+C12(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正 = k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系如下表：

n =____________；k =__________________(注明单位)。

（4）在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molC12(g)，在不同温度下测得c(C1NO)与时间的关系如图A：

①该反应的ΔH ____________0(填“>”、“<”或“=”)；

②反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=____________mol/(L·min)；

③T2时该反应的平衡常数K=____________。

（5）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(C12)的变化图象如图B，则A、B、C三状态中，NO的转化率最大的是____________点，当n(NO)/n(C12)=1.5时，达到平衡状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的____________点。