Question

【題目】能源是人類生存和發展的重要支柱，化學在能源的開發與利用方面起著十分重要的作用。某學習小組按如下圖所示裝置探究化學能與電能的相互轉化：

(1) 甲池是_____裝置，通入CH4氣體的電極上的反應式為_____。乙池中SO42－ 移向_____電極（填“石墨”或“Ag”）

(2) 當甲池消耗標況下33.6LO2時，電解質KOH的物質的量變化_____mol,乙池若要恢復電解前的狀態則需要加入_____g _____（填物質名稱）。

(3) 丙池中發生的電解反應的離子方程式為_____。

Answer 1

【答案】 原電池（或化學能轉化為電能） CH4 –8e－+ 10OH－ ═ CO32－+ 7H2O 石墨 1.5 240 氧化銅 （或372，碳酸銅） Mg2+ +2Cl－+2H2O Mg(OH)2↓+ H2↑+ Cl2↑

【解析】（1）由圖可看出甲圖為燃料電池裝置，是原電池，通入甲烷的電極為負極，反應式為CH4 –8e-+ 10OH-=CO32-+ 7H2O，通入氧氣的電極為正極，乙圖和丙圖為電解池，與電池的正極相連的石墨為陽極，與電池的負極相連的Ag電極為陰極，乙池中SO42－ 移向石墨極（陽極）。（2）原電池正極反應式為：2O2+8e-+4H2O=8OH-，總反應為：CH4 +2O2+ 2OH-=CO32-+ 3H2O，當甲池消耗標況下33.6L（1.5mol）O2時，消耗1.5molKOH，轉移6mol電子，則乙池生成3molCu和1.5molO2，根據原子守恒，若要恢復電解前的狀態則需要加入氧化銅：3mol×80g/mol=240g，或碳酸銅：3mol×124g/mol=372g。（3）丙池中惰性電極電解氯化鎂溶液，電解反應的離子方程式為Mg2+ +2Cl－+2H2O Mg(OH)2↓+ H2↑+ Cl2↑。