Question

8．工業(yè)上采用的一種污水處理方法是：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過(guò)電解生成Fe（OH）₃沉淀．Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉積下來(lái)，具有凈化水的作用．某科研小組用此法處理污水，設(shè)計(jì)裝置示意圖，如圖所示．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，無(wú)法使懸浮物形成浮渣．此時(shí)，應(yīng)向污水中加入適量的C．
A．BaSO₄     B．CH₃CH₂OH        C．Na₂SO₄        D．NaOH
（2）電解池陽(yáng)極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，其中一個(gè)反應(yīng)生成一種無(wú)色氣體，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式分別是：
①Fe-2e^-=Fe²⁺；②2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑．
（3）電極反應(yīng)①和②的生成物反應(yīng)得到Fe（OH）₃沉淀的離子方程式是4Fe²⁺+10H₂O+O₂═4Fe（OH）₃↓+8H⁺．
（4）該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH₄為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料做電極．已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH₄+4CO2-3-8e^-═5CO₂+2H₂O．則正極的電極反應(yīng)是O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-．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，此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)，則A物質(zhì)的化學(xué)式是CO₂．

Answer 1

分析 （1）從所加入物質(zhì)能增大溶液離子濃度，并能保持污水的pH在5.0～6.0之間考慮；
（2）根據(jù)電極材料和離子的放電順序考慮；
（3）二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)，而溶液呈酸性，所以反應(yīng)①和②的生成物反應(yīng)得到Fe（OH）₃沉淀的離子方程式為：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（4）燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)是氧氣得電子被還原的過(guò)程，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是燃料失電子被氧化的過(guò)程；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳．

解答 解：（1）為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，因此可選用易溶性強(qiáng)電解質(zhì)溶液，排除A和B，考慮到題中要求電解時(shí)保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH，BaSO₄不溶，故答案為：C；
（2）電解時(shí)鐵作陽(yáng)極，因此主要發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，同時(shí)也發(fā)生副反應(yīng)，即溶液中的OH^-失電子被氧化生成O₂，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
（3）二價(jià)鐵離子具有還原性，能被氧氣氧化到正三價(jià)，而溶液呈酸性，所以反應(yīng)①和②的生成物反應(yīng)得到Fe（OH）₃沉淀的離子方程式為：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，故答案為：4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（4）料電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣得電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以正極反應(yīng)為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；負(fù)極反應(yīng)是CH₄失電子，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以負(fù)極反應(yīng)為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳；
故答案為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解池的知識(shí)，較為綜合，做題時(shí)注意利用守恒的思考去解答，同時(shí)注意電極反應(yīng)式的書寫．