Question

【題目】如圖是一個電化學(xué)原理的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。填寫下列空白：

(1)請寫出甲、乙兩池的名稱。甲電池是______，乙池是______。

(2)甲池中通入CH3OH的電極名稱是___，電極反應(yīng)方程式為：______；乙池中B(石墨)電極的名稱是_______。

(3)電解過程中，乙池溶液pH的變化為_______（“升高”、“降低”或“不變”）。

(4)當(dāng)乙池中A(Fe)極的質(zhì)量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2_____mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。

(5)若乙池中的AgNO3換成一定量CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 molCu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為___mol。（忽略溶液體積的變化）

Answer 1

【答案】原電池 電解池 負(fù)極 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 陽極 降低 280 0.4

【解析】

(1)甲池為燃料電池，屬于原電池，乙池為電解池；

(2)在燃料電池中通入燃料的電極為負(fù)極，通入O2的電極為正極，結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應(yīng)式；

(3)根據(jù)電解池電極反應(yīng)式，可得總反應(yīng)方程式，根據(jù)其中的物質(zhì)變化確定溶液的pH；

(4)先計算Ag的物質(zhì)的量，利用同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，計算O2的物質(zhì)的量和體積；

(5)乙池中加入0.1 mol Cu(OH)2溶液恢復(fù)電解前的溶液的濃度和pH，相當(dāng)于反應(yīng)消耗了0.1 mol CuO、0.1 mol H2O，根據(jù)電解方程式，結(jié)合同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等計算反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量。

(1)根據(jù)裝置圖可知甲池是燃料電池，屬于原電池；乙池與原電池連接，屬于電解池；

(2)甲池中通入CH3OH的電極名稱是負(fù)極，由于電解質(zhì)溶液為堿性，所以CH3OH失去電子變?yōu)?/span>CO32-，電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；乙池中B(石墨)電極與原電池的正極連接，作電解池的陽極；

(3)電解過程中，在乙池中，陽極B(石墨)電極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液，由于陰離子放電能力：OH->NO3-，所以陽極發(fā)生反應(yīng)：4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰極上發(fā)生電極反應(yīng)式：4Ag++4e-=4Ag，總反應(yīng)方程式為4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，可見電解后溶液的酸性增強(qiáng)，溶液pH降低；

(4)在同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，當(dāng)乙池中A(Fe)極的質(zhì)量增加5.40 g時，反應(yīng)產(chǎn)生的Ag的物質(zhì)的量為n(Ag)==0.05 mol，Ag是+1價的金屬，則反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量n(e-)= n(Ag)=0.05 mol，則甲池中理論上消耗O2的物質(zhì)的量n(O2)= n(e-)=×0.05 mol=0.0125 mol，所以反應(yīng)放出O2的體積V(O2)= 0.0125 mol×22.4 L/mol=0.28 L=280 mL。

(5)乙池加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，發(fā)生如下電解：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O2H2↑+O2↑，Cu(OH)2從組成上可看成CuO、H2O，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，析出的物質(zhì)是氧化銅和水，CuO、H2O的物質(zhì)的量都是0.1 mol，則陰極上析出氫氣和銅，生成0.1 mol銅轉(zhuǎn)移電子n(e-)=0.1 mol×2=0.2 mol；根據(jù)原子守恒知，生成0.1mol水需要0.1 mol氫氣，生成0.1 mol氫氣轉(zhuǎn)移電子n(e-)=0.1 mol×2=0.2 mol，所以電解過程中電子轉(zhuǎn)移總物質(zhì)的量n(e-)總=0.2 mol +0.2 mol =0.4 mol。