Question

3．工業(yè)上常利用“隔膜電解法”處理高濃度乙醛廢水．其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)生成乙醇和乙酸，總反應(yīng)式為2CH₃CHO+H₂O═CH₃CH₂OH+CH₃COOH．實(shí)驗(yàn)室按如圖所示裝置來模擬乙醛廢水的處理（以一定濃度的乙醛和Na₂SO₄溶液為電解質(zhì)溶液）．
①若以甲醇?jí)A性燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應(yīng)通入CH₃OH（填化學(xué)式）．
②電解池陽極區(qū)的電極反應(yīng)式為CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺．
③在實(shí)際工藝處理中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達(dá)60%．若在兩極區(qū)分別注入乙醛含量為3g•L^-1的廢水1m³，可得到乙醇1.88kg（計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）．

Answer 1

分析 ①連接電解池陰極的是原電池負(fù)極，燃料電池負(fù)極上投放燃料，燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②陽極上乙醛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙酸；
③先根據(jù)廢水的質(zhì)量、乙醛的去除率計(jì)算去除乙醛的質(zhì)量，再根據(jù)乙醛和乙醇的關(guān)系式計(jì)算生成乙醇的質(zhì)量．

解答 解：①連接電解池陰極的是原電池負(fù)極，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該燃料電池中燃料是甲醇，所以b電極上投放的是CH₃OH，故答案為：CH₃OH；
②電解過程中，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽極上乙醛和氫氧根離子放電，所以除了氫氧根離子失電子外，乙醛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
故答案為：CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
③設(shè)生成乙醇的質(zhì)量是x，
廢水中乙醛的質(zhì)量為1m³×3g/L=3kg，乙醛的去除率為60%，則反應(yīng)的乙醛為1.8kg，
CH₃CHO+2e^-+2H₂O═CH₃CH₂OH+2OH^-
44 46
1.8kg x
x=1.88kg，
故答案為：1.88．

點(diǎn)評(píng) 本題在電化學(xué)的基礎(chǔ)上綜合考查原電池和電解池的反應(yīng)原理等知識(shí)，題目較為綜合，難度中等，注意燃料電池電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液．