如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜（含少量锌、金、银等杂质）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题：

如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜（含少量锌、金、银等杂质）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题：

（1）甲烷燃料电池正极反应式是______ ．

（2）乙装置中阳离子通过X膜向______极（填“Fe”或“C”）移动，石墨（C）极的电极反应式为______ ．

（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则丙装置中阴极析出铜的质量为______g，硫酸铜溶液的浓度将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．

【答案】

（1）O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣

（2）Fe；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑

（3）12.8；减小

【解析】

解：（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；所以答案是：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；（2）乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳离子通过X膜向阴极移动，所以阳极石墨上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；所以答案是：Fe；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅铜还有锌失电子进入溶液，反应式为：Zn﹣2e﹣=Zn2+、Cu﹣2e﹣=Cu2+ ， 阴极上析出铜，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小； 根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为：O2﹣﹣﹣﹣2H2﹣﹣﹣﹣2Cu，设生成铜的质量是x．O2～2H2～2Cu

22.4L 128g

2.24L x

x=12.8g

所以答案是：12.8g；减小．