Question

15．如圖是一個電化學過程的示意圖，請按要求回答下列問題
（1）甲池是原電池裝置（填“原電池”或“電解池”）．B（石墨）電極的名稱是陽極．
（2）寫出電極反應式：通入O₂的電極O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；A（Fe）電極Ag⁺+e^-=Ag；B（石墨）電極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（3）乙池中反應的化學方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）反應一段時間后，甲池中消耗1.6g甲烷，則乙池中某電極的質量增加86.4g．
（5）反應一段時間后，乙池中溶液成分發生了變化，想要完全恢復到電解前可加入的物質是Ag₂O．

Answer 1

分析 （1）圖甲屬于燃料電池，通燃料的電極是負極，通氧氣的電極是正極，電解池中連接原電池負極的電極為陰極，連接原電池正極的電極為陽極；
（2）堿性燃料電池中氧氣得電子產生氫氧根離子，電解池的陰極是銀離子得電子發生還原反應，氫氧根在陽極失電子發生氧化反應；
（3）乙池中分別是氫氧根離子放電、銀離子放電，是放氧生酸型，據此書寫乙池中反應的化學方程式；
（4）根據串聯電路中轉移電子相等結合電極反應式進行計算；
（5）要恢復電解前的狀態，根據析出什么加什么的原則解答．

解答 解：（1）圖甲是燃料電池，將化學能轉化為電能，屬于原電池，通入甲烷的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，B連接原電池正極，為電解池陽極，鐵與電源負極相連作陰極，故答案為：原電池；陽極；
（2）堿性燃料電池中氧氣得電子產生氫氧根離子，電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，鐵與電源負極相連作陰極，溶液中銀離子在陰極A得電子發生還原反應，電極反應式為：Ag⁺+e^-=Ag，氫氧根在陽極失電子發生氧化反應，電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；Ag⁺+e^-=Ag；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（3）乙池中氫氧根離子在陽極放電、銀離子在陰極上放電，則乙池電池反應式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，
故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH₄-8e^-+10OH^-═7H₂O+CO₃^2-，消耗1.6g甲烷的物質的量為0.1mol，轉移電子0.8mol，根據Ag⁺+e^-=Ag，乙池陰極增重銀的質量為：0.8mol×108g/mol=86.4g，
故答案為：86.4；
（5）乙池電池反應式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，向溶液中加入氧化銀，氧化銀與硝酸反應又生成硝酸銀和水，可使溶液恢復到電解前的狀況，故答案為：Ag₂O．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，為高頻考點，涉及電極反應式的書寫，會結合電解質溶液酸堿性書寫電極反應式，再結合轉移電子相等進行計算，題目難度不大．