Question

13．如圖兩個(gè)裝置，工作時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，反應(yīng)完成后往①中加入19.6gCu（OH）₂固體，溶液恰好能恢復(fù)到電解前的濃度和體積．若忽略溶液體積的變化，則：
（1）①中共收集到的氣體體積（標(biāo)況下）8.96L
（2）①中陰極質(zhì)量增加12.8g，
②中負(fù)極質(zhì)量減小26g
（3）電極反應(yīng)式：
①中陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu總反應(yīng)離子方程式：Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+2H⁺+O₂↑+H₂↑
②中負(fù)極：Zn-2e^-=Zn²⁺
（4）反應(yīng)完成后溶液PH：
①中溶液（電解前溶液pH=5）體積為1L且保持不變（lg²=0.3，lg³=0.477），則電解后溶液PH為0.4，
②中溶液最后pH小于7（填“大于”或“等于”或“小于”）
（5）如果用CH₂O（甲醛）、O₂、KOH溶液組成的燃料電池來為①裝置提供電池，該電池的負(fù)極反應(yīng)式為HCHO-4e^-+6OH^-=CO₃^2-+4H₂O則電解過程中消耗CH₂O的分子數(shù)為0.2N_A（或1.204×10²³）．

Answer 1

分析 ①中加入19.6gCu（OH）₂固體，n（Cu（OH）₂）=$\frac{19.6g}{98g/mol}$=0.2mol，Cu（OH）₂從組成上可看成CuO•H₂O，加入0.2mol Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，即電解生成了0.2 mol H₂SO₄，并消耗0.2mol H₂O，由電解的總反應(yīng)式為：2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑ 可知電解過程中共轉(zhuǎn)移電子為0.8mol；②為原電池裝置，Zn為負(fù)極，發(fā)生Zn-2e^-=Zn²⁺，Cu為正極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，以此解答該題．

解答 解：①中加入19.6gCu（OH）₂固體，n（Cu（OH）₂）=$\frac{19.6g}{98g/mol}$=0.2mol，Cu（OH）₂從組成上可看成CuO•H₂O，加入0.2mol Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，即電解生成了0.2 mol H₂SO₄，并消耗0.2mol H₂O，由電解的總反應(yīng)式為：2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑ 可知電解過程中共轉(zhuǎn)移電子為0.8mol，
（1）由2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 可知，電解生成0.2 mol H₂SO₄，同時(shí)生成0.1molO₂，電解0.2mol H₂O，生成0.3mol氣體，則體積為（0.1+0.3）mol×22.4L/mol=8.96L，故答案為：8.96；
（2）①由2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 可知生成0.2molCu，則陰極質(zhì)量增加0.2mol×64g/mool=12.8g，故答案為：12.8；
②兩個(gè)裝置，工作時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，即轉(zhuǎn)移0.8mol電子，則消耗0.4molZn，質(zhì)量為0.4mol×65g/mol=26g，故答案為：26；
（3）①中陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應(yīng)離子方程式為Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+2H⁺+O₂↑+H₂↑，②中負(fù)極發(fā)生Zn-2e^-=Zn²⁺，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑；Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+2H⁺+O₂↑+H₂↑；Zn-2e^-=Zn²⁺；
（4）①中電解生成了0.2 mol H₂SO₄，則c（H⁺）=0.4mol/L，pH=-lg0.4=-2×0.3+1=0.4，②中溶液及時(shí)硫酸不剩余，硫酸鋅，溶液也呈酸性，最后pH小于7，
故答案為：0.4；小于；
（5）甲醛被氧化生成碳酸根離子，電極方程式為HCHO-4e^-+6OH^-=CO₃^2-+4H₂O，因轉(zhuǎn)移0.8mol電子，則消耗0.2mol甲醛，分子數(shù)為0.2N_A（或1.204×10²³），
故答案為：HCHO-4e^-+6OH^-=CO₃^2-+4H₂O；0.2N_A（或1.204×10²³）．

點(diǎn)評(píng) 本題是拼合型題目，涉及原電池、電解池等，題目綜合性較大，難度較大，①中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意把握電極方程式的書寫，為解答該題的關(guān)鍵，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力．