如图1所示,某同学设计了一个燃料电池并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.请按要求回答相关问
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解题思路:燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极.

(1)燃料电池中,负极上投放燃料,负极上失电子发生氧化反应.

(2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应.

(3)根据串联电池中转移电子数相等计算铁电极上生成氢气的体积、丙装置中析出铜的质量.

(4)电解饱和食盐水时,阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白液的有效成分;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠做电解质溶液,阴极上氢离子放电生成氢气,阳极上铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁.

燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极.

(1)燃料电池中,负极上投放燃料所以投放甲烷的电极是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:

CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.

故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.

(2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨电极是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑.

故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑.

(3)串联电池中转移电子数相等,若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则转移电子的物质的量=

2.24L

22.4L/mol×4=0.4mol,乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气,设生成氢气的体积为xL;丙装置中阴极上析出铜,设析出铜的质量为yg.

2H++2e-=H2

2mol 22.4L

0.4mol xL

x=4.48

2Cu 2++2e-=Cu

2mol 64g

0.4mol yg

y=12.8

故答案为:4.48;12.8.

(4)电解饱和食盐水时,阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白液的有效成分,B电极上生成氯气,氯气的密度小于溶液的密度,所以生成的氯气上升,能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠,所以A极上析出氢气,即A极是阴极,所以a为电池负极;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠做电解质溶液,阴极上氢离子放电生成氢气,如果阳极是惰性电极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁,所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁.

故答案为:负极;饱和食盐水;铁.

点评:

本题考点: 原电池和电解池的工作原理.

考点点评: 本题考查了原电池和电解池原理及物质的量的有关计算,难点是(4)题中电解质溶液的选取及电极材料的选取,根据实验目的进行正确选取即可.