Question

14．回答下列問題：

（1）如圖1所示為氯堿工業(yè)的模擬裝置．反應(yīng)的離子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．A、B、C、D所對(duì)應(yīng)物質(zhì)化學(xué)式分別為NaCl、H₂O、Cl₂、H₂，每通過0.1mol電子，就有0.1molNa⁺（填離子符號(hào)）通過離子交換膜．
（2）在如圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置中，石墨棒上的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；總反應(yīng)的化學(xué)方程式是2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑．
如果起始時(shí)盛有1000mLpH=5的硫酸銅溶液（25℃，CuSO₄足量），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?．若要使溶液恢復(fù)到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入氧化銅（或碳酸銅）（填物質(zhì)名稱），其質(zhì)量約為4g（或6.2g）g．
（3）熔融碳酸鹽CO燃料電池工作原理如圖3所示，A、B極的電極反應(yīng)分別是CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂、O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水，生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，陽離子向陰極移動(dòng)，A應(yīng)補(bǔ)充NaCl，B補(bǔ)充水；
（2）根據(jù)電子流向判斷鐵做陰極，石墨做陽極，溶液中氫氧根離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)電解硫酸銅溶液的反應(yīng)特征分析判斷恢復(fù)溶液濃度；
（3）由于保持電解質(zhì)熔融液的組成、濃度都不變，而在負(fù)極上放電的是CO，故應(yīng)為CO失電子結(jié)合CO₃^2-生成CO₂；正極上放電的是二氧化碳，二氧化碳結(jié)合氧氣得到電子生成碳酸根離子，原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，據(jù)此解答．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水，生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，電解方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，陽離子向陰極移動(dòng)，A應(yīng)補(bǔ)充NaCl，B補(bǔ)充水，電解時(shí)，陰極生成NaOH，鈉離子向以及移動(dòng)，每通過0.1mol電子，就有0.1molNa⁺，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；NaCl；H₂O；Cl₂；H₂；Na⁺；
（2）根據(jù)電子流動(dòng)方向知，石墨是陽極、鐵電極是陰極，陽極上氫氧根離子放電，石墨電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極上銅離子放電生成銅，陽極上析出氧氣、陰極上析出銅，所以相當(dāng)于析出CuO，電池反應(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，pH=1時(shí)溶液中氫離子濃度為0.1mol/L，則溶液中n（H₂SO₄）=0.05mol/L×1L=0.05mol，陰極析出n（Cu）=$\frac{0.05mol}{2}$=0.05mol，根據(jù)“析出什么加入什么”原則，根據(jù)Cu原子守恒知析出m（CuO）=n（Cu）．M（CuO）=0.05mol×80g/mol=4g，也可以加入碳酸銅，其質(zhì)量=0.05mol×124g/mol=6.2g，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑；氧化銅（或碳酸銅）；4g（或6.2g）；   
（3）由于保持電解質(zhì)熔融液的組成、濃度都不變，而在負(fù)極上放電的是CO，故應(yīng)為CO失電子結(jié)合CO₃^2-生成CO₂：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；
正極上放電的是二氧化碳，二氧化碳結(jié)合氧氣得到電子生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理，明確電子流向、各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒進(jìn)行計(jì)算，注意（2）題要使溶液恢復(fù)原狀也可以加入碳酸銅，為易錯(cuò)點(diǎn)．