Question

化学与生产、生活、社会密切相关，请根据学过化学知识解答下列问题

(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是___________。

a．Cu₂S   b．NaCl   c．Fe₂O₃ d．HgS

(2) 银针验毒”在我国有上千年历史，银针主要用于检验是否有含硫元素的有毒物质。其反应原理之一为：4Ag＋2H₂S＋O₂=2Ag₂S＋2H₂O。当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原。原理是形成了原电池，该原电池的负极反应物为：______。

(3)某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

①通入甲烷的电极为________(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为___________。

②乙装置工作一段时间后，结合化学用语解释铁电极附近滴入酚酞变红的原因：____________。

③如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_________________________

Answer

b 铝(Al) 负极 CH4-8e-+10OH-=+7H2O 在铁电极：2H++2e－=H2↑，促进水电离，c(OH－)＞c(H+)，显碱性 减小 Cu2++2e－=Cu

【解析】

(1)金属活动性顺序表中Al及其前面的金属用电解法冶炼；

(2)当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原，发生的反应为硫化银生成了银，其原理是形成了原电池，可知铝作为负极反应物发生了氧化反应；

(3)①甲装置为燃料电池，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，据此分析书写电极反应；

②铁电极作阴极，水电离的氢离子得电子生成氢气，故氢氧根浓度增大而使溶液显碱性；

③粗铜中的杂质锌也会在阳极放电生成锌离子，所以随着反应的进行，硫酸铜溶液浓度将减小，精铜电极为阴极，发生还原反应。

(1) a.以Cu2S为原料，采用火法炼铜，反应原理为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，a不符合题意；

b．工业电解熔融NaCl冶炼Na，反应原理为2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑，b符合题意；

c．工业上以Fe2O3为原料，用热还原法冶炼铁，反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，c不符合题意；

d．以HgS为原料冶炼Hg的原理为HgS+O2Hg+SO2，d不符合题意；

答案选b。

(2)根据题意，当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原，发生的反应为硫化银被还原生成了银，其原理是形成了原电池，可知铝作为负极反应物发生了氧化反应，硫化银作为正极反应物发生还原反应，食盐水作为电解质溶液，该原电池的负极反应物为：铝(Al)；

(3)①燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，为负极反应物，在碱作电解质时，甲烷转化为碳酸根，故负极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；

②结合图示可知，铁电极作阴极，铁电极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，促进水电离，使阴极附近溶液中c(OH-)＞c(H+)，溶液显碱性，则铁电极附近滴入酚酞变红；

③丙装置为粗铜的精炼装置，由于粗铜中的杂质锌也会在阳极放电生成锌离子，所以随着反应的进行，硫酸铜溶液浓度将减小，精铜电极为阴极，精铜上发生还原反应，铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。