Question

【題目】工業(yè)上采用的一種污水處理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用該原理處理污水，設(shè)計(jì)裝置如圖所示。下列說法正確的是

A.為了增加污水的導(dǎo)電能力，應(yīng)向污水中加入適量的H2SO4溶液

B.甲裝置中Fe電極的反應(yīng)為Fe-3e-=Fe3+

C.當(dāng)乙裝置中有1.6gCH4參加反應(yīng)，則C電極理論上生成氣體體積為4.48L

D.為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時(shí)，循環(huán)的物質(zhì)A為CO2

Answer 1

【答案】D

【解析】

甲裝置為電解池，乙裝置為原電池裝置，原電池工作時(shí)，通入甲烷的一級(jí)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，通入氧氣的一級(jí)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-=2CO32-，電解池中Fe為陽極，發(fā)生Fe-2e-=Fe2+，陰極的電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)，4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+，以此解答該題。

A．保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀時(shí)，加入能使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是可溶于水的、顯中性的鹽，加入硫酸不能生成Fe(OH)3沉淀，故A錯(cuò)誤；

B．電解池中Fe為陽極，發(fā)生Fe-2e-=Fe2+，故B錯(cuò)誤；

C．陰極的電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，陰極產(chǎn)生了44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，當(dāng)乙裝置中有1.6 gCH4參加反應(yīng)，即0.1mol甲烷參加反應(yīng)時(shí)，有0.8mol電子轉(zhuǎn)移，則C電極理論上生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96L，故C錯(cuò)誤；

D．電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，負(fù)極電極反應(yīng)是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-=2CO32-，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，故D正確；

故答案為D。