Question

【題目】觀察下列裝置，回答下列問題：

(1)甲裝置中通入乙醇的電極反應(yīng)式為_______________________________________；

(2)用上圖裝置電解200 mL 1 mol/L CuSO4溶液一段時(shí)間，當(dāng)甲池消耗了112 mL O2（標(biāo)況下），此時(shí)乙裝置中溶液的pH為______（忽略電解前后體積變化）。若要將該溶液完全恢復(fù)到電解前的濃度和pH，需要補(bǔ)充的物質(zhì)是______，其物質(zhì)的量為________。

(3)丙裝置中總反應(yīng)的離子方程式為___________________。

Answer 1

【答案】C2H5OH-12e-+16OH- =2CO32-+11H2O 1 CuO 0.01mol Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑

【解析】

(1)通入燃料乙醇的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式要結(jié)合溶液的酸堿性書寫；

(2)與正極連接的電極為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負(fù)極連接的電極為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；整個(gè)閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，兩個(gè)電極從溶液中析出的物質(zhì)反應(yīng)得到的物質(zhì)就是使溶液復(fù)原需要加入的物質(zhì)；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算反應(yīng)后溶液中產(chǎn)生的n(H+)，結(jié)合c=、pH=-lgc(H+)計(jì)算溶液的pH；

(3)先判斷溶液中陰、陽離子的放電順序，書寫出兩個(gè)電極的電極反應(yīng)，結(jié)合同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，將兩個(gè)電極反應(yīng)式進(jìn)行疊加，就得到電解的總反應(yīng)方程式，書寫時(shí)要結(jié)合物質(zhì)的溶解性及電解質(zhì)的強(qiáng)弱，確定物質(zhì)實(shí)際存在方式。

(1)根據(jù)裝置圖可知甲裝置為原電池，乙、丙裝置為電解池。其中甲裝置中通入乙醇的電極為負(fù)極，乙醇失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，由于為堿性環(huán)境，所以乙醇被氧化產(chǎn)生的CO2與堿反應(yīng)變?yōu)?/span>CO32-，電極反應(yīng)式為C2H5OH-12e-+16OH- =2CO32-+11H2O；通入O2的電極為正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-；

(2)n(O2)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，n(e-)=4n(O2)=4×0.005mol=0.02mol，電解方程式：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，根據(jù)方程式可知，每轉(zhuǎn)移4mol電子，產(chǎn)生4molH+，則轉(zhuǎn)移電子0.02mol，產(chǎn)生氫離子的物質(zhì)的量為0.02mol，c(H+)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L，所以溶液的pH=1；通過電解方程式可知：兩個(gè)電極一個(gè)出Cu，一個(gè)出O2，二者反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)CuO就是使溶液復(fù)原需加入的物質(zhì)，n(CuO)=2n(O2)=2×0.005mol=0.01mol；

(3)在丙裝置中用惰性電極電解MgCl2溶液，陽離子放電順序：H+>Mg2+，所以陰極上H+放電，發(fā)生反應(yīng)：2H++2e-=H2↑，陰離子放電順序：Cl->OH-，在陽極上發(fā)生反應(yīng)：2Cl- -2e-=Cl2↑，溶液中的Mg2+與陰極上產(chǎn)生的OH-結(jié)合形成Mg(OH)2沉淀，由于在整個(gè)閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，所以總反應(yīng)的離子方程式為Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。