Question

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)₃沉淀。Fe(OH)₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如下：

(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的。

a．H₂SO₄    b．BaSO₄    c．Na₂SO₄    d．NaOH    e．CH₃CH₂OH

(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应分别是

①_____________________________________；

②_____________________________________。

(3)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。

①负极的电极反应_______________________．

②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是_____________。

(4)实验过程中，若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH₄(标准状况)L。

(5)如图是根据氯碱工业中离子交换膜技术原理设计的电解Na₂SO₄溶液生产NaOH和H₂SO₄溶液的装置。

请回答：a为________(填“阳”或“阴”)离子交换膜；从E口流进的物质的化学式(若为溶液，则写出溶质的化学式)为：______________；写出此时电解反应的总化学方程式__________________。

Answer

(1)c(2)Fe-2e-=Fe2+；4OH－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

(3)CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O；CO2(4)11.2L

(5)阴；H2O(加少量稀H2SO4)；2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑

【解析】

试题分析：(1)为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH，BaSO4不溶，故答案为：c；

(2)电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e-=Fe2+，同时也发生副反应，即溶液中的OH-失电子被氧化生成O2，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；2H2O-4e-=4H++O2↑；

(3)燃料电池中，正极反应一定是氧气得电子，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以正极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-；负极反应是CH4失电子，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以负极反应为：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O；电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳；故答案为：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O；O2+2CO2+4e-=2CO32-；CO2；

(4)阴极的电极反应为：2H++2e-=H2↑，阴极产生了44.8L(标准状况)即2mol的氢气产生，所以转移电子的物质的量为4mol，根据电池的负极电极反应是CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，当转移0.1mol电子时，消耗CH4(标准状况)的体积V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2；

(5)惰性电极电解硫酸钠溶液，相当于电解水，阳极发生4OH--4e-=2H2O+O2↑，B为氧气,电解时氢氧根离子不断的向阳极移动，所以a为阴离子交换膜，阳极区氢离子与硫酸根离子形成硫酸从A口流出，A为H2SO4溶液，从E口流进的物质为水，为了增加导电性，可以怀疑少量硫酸；阴极发生2H++2e-=H2↑，C为氢气，D口流出的物质为氢氧化钠溶液，电解反应的总化学方程式为2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑，故答案为：阴；H2O(加少量稀H2SO4)；2Na2SO4+6H2O4NaOH+2H2SO4+2H2↑+O2↑。

考点：考查了原电池和电解池的工作原理、氯碱工业的相关知识。