Question

【題目】如圖所示，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池，并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題:

（1）通入氧氣的電極為_____（填“正極”或“負(fù)極”），此電極反應(yīng)式為_________。

（2）鐵電極為_______（填“陽(yáng)極”或“陰極”），乙裝置中電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。

（3）某粗銅中含有鐵、金、銀和鉑等雜質(zhì)，通過(guò)電解精制后，為從電解液中制得硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)，設(shè)計(jì)了如下工藝流程：

已知：幾種金屬陽(yáng)離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH。

	氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	氫氧化物沉淀完全時(shí)的pH
Fe3＋	1.9	3.2
Fe2＋	7.6	9.6
Cu2＋	4.7	6.7

①步驟I中加入試劑A的目的是_____________________________，試劑A應(yīng)選擇______(填序號(hào))；

a．氯氣 b．過(guò)氧化氫 C．酸性高錳酸鉀溶液

②步驟II中試劑B為_________（答出一種即可），調(diào)節(jié)pH的范圍是___________；

③步驟III的操作是加熱濃縮、___________、過(guò)濾。

Answer 1

【答案】正極 O2+4e－＋2H2O＝4OH－ 陰極 2NaCl＋2H2O2NaOH＋C12↑＋H2↑ 將Fe2＋氧化為Fe3＋ b CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3 3.2≤pH<4.7 冷卻結(jié)晶

【解析】

（1）燃料電池中通入氧氣的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

（2）鐵電極作陰極，碳作陽(yáng)極，乙裝置中電解氯化鈉飽和溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電；

（3）利用電解法進(jìn)行粗銅提純時(shí)粗銅應(yīng)作陽(yáng)極，精銅作陰極，已知金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?/span>Fe>Cu>Ag>Pt>Au，因此在電解過(guò)程中Ag、Pt、Au不會(huì)失去電子，而是形成陽(yáng)極泥，雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，且不會(huì)引進(jìn)雜質(zhì)離子，實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離采用的方法是過(guò)濾，調(diào)節(jié)pH時(shí)溶度積小的先形成沉淀析出，以此分析。

（1）燃料電池中通入氧化劑氧氣的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

故答案為：正極；；

（2）鐵電極連接原電池負(fù)極而作電解池陰極，碳作陽(yáng)極，電解氯化鈉飽和溶液時(shí)，電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ，

故答案為：陰極；；

（3）①步驟I中加入試劑A是過(guò)氧化氫，目的是將Fe2+氧化為Fe3+，過(guò)氧化氫是綠色氧化劑，在氧化過(guò)程中不引入雜質(zhì)，不產(chǎn)生污染
故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；b；

②出去銅離子的溶液中的鐵離子雜質(zhì)離子，為了不引入雜質(zhì)離子，采用鐵離子水解的原理來(lái)除去，可以加入：CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3；根據(jù)幾種金屬陽(yáng)離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH數(shù)據(jù)，需要調(diào)整的pH范圍：3.2≤pH<4.7；

故答案為：CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3；3.2≤pH<4.7；

③硫酸銅溶液得到硫酸銅晶體的過(guò)程是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，

故答案為：冷卻結(jié)晶；過(guò)濾。