Question

16．某興趣小組的同學用下圖所示裝置研究有關電化學的問題（甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量），當閉合該裝置的電鍵K時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．

請回答下列問題：
（1）甲池中A電極的電極反應式為CH₄+4OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O．
（2）當乙池中C極質(zhì)量減輕10.8g時，甲池中B電極理論上消耗O₂的體積為560mL（標準狀況）．
（3）一段時間后，斷開電鍵K，下列物質(zhì)能使乙池恢復到反應前濃度的是A（填選項字母）．
     A．Cu　　  B．CuO      C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃．
（4）丙池中E、F電極上均有氣體產(chǎn)生，其中F電極得到的是氫氣，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（5）若甲池中甲烷通入量是1L（標準狀況），且完全反應，則理論上通過電路的電量為3.45×10⁴C（法拉第常數(shù)F=9.65×10⁴C•mol^-1）

Answer 1

分析 （1）甲池能自發(fā)進行氧化還原反應為原電池，燃料電池中，燃料失電子發(fā)生氧化反應；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計算；
（3）根據(jù)“析出什么加入什么”的原則加入物質(zhì)；
（4）F連接電源的負極，應為陰極，生成氫氣，為陽極，陽極上生成氯氣，電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉；
（5）由電極方程式CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，利用甲烷的量和轉(zhuǎn)移電子的量之間的關系進行計算即可．

解答 解：（1）甲池能自發(fā)進行氧化還原反應為原電池，燃料電池中，燃料失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）C極上的電極反應為：Ag-e^-═Ag⁺，B電極上的電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當池中C極質(zhì)量減輕10.8g時，即轉(zhuǎn)移電子是0.1mol，此時甲池中B電極理論上消耗O₂的物質(zhì)的量是0.025mol，體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL，
故答案為：560；
（3）乙池子電解硝酸銅，用活潑電極金屬銀為陽極，所以在陰極上是銅離子得電子生成金屬銅的反應，溶液中減少了Cu元素的質(zhì)量，所以要讓電解質(zhì)復原，需要加入金屬銅，
故選：A；
（4）F連接電源的負極，應為陰極，生成氫氣，為陽極，陽極上生成氯氣，電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉；電解氯化鈉溶液的總反應方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：氫氣；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（5）由電極方程式CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O可知，若電池甲烷通入量為1 L（標準狀況），電解池通過的電量為$\frac{1L}{22.4L/mol}$×8×9.65×10⁴C•mol^-1=3.45×10⁴C，故答案為：3.45×10⁴C．

點評 本題綜合考查原電池、電解池的工作原理知識，涉及電極判斷與電極反應式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫．