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)生反應生成乙醇和乙酸，總反應式為2CH₃CHO+H₂O═CH₃CH₂OH+CH₃COOH．實驗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若以甲醇堿性燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應通入CH₃OH（填化學式）．
②電解池陽極區(qū)的電極反應式為CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺．
③在實際工藝處理中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達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（計算結果保留小數(shù)點后兩位）．

Answer 1

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

解答 解：①連接電解池陰極的是原電池負極，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，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，陰極上得電子發(fā)生還原反應，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，電極反應式為CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
故答案為：CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
③設生成乙醇的質(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．

點評 本題在電化學的基礎上綜合考查原電池和電解池的反應原理等知識，題目較為綜合，難度中等，注意燃料電池電極反應式的書寫要結合電解質(zhì)溶液．