Question

9．如圖是一個化學過程的示意圖．請回答下列問題：
（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CH₄的電極CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；A（Fe）電極Ag⁺+e^-═Ag．
（3）甲池中反應的離子方程式為CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O．
（4）乙池中反應的化學方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（5）若乙池溶液體積為500mL，且忽略電解過程中溶液體積的變化，當乙池中 A極的質量增加5.40g時：
①甲池中理論上消耗O₂體積為280mL（標準狀況下）；
②乙池中所得溶液的pH=1．

Answer 1

分析 （1）根據方程式及燃料電池的特點判斷甲裝置；根據甲裝置判斷乙裝置；B（石墨）與原電池的正極相連；
（2）通入CH₄的電極是原電池的負極發生氧化反應；A（Fe）電極是電解池的陰極銀離子發生還原反應；
（3）甲池中反應的離子方程式為CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O；
（4）乙池相當于惰性電極電解硝酸銀溶液；
（5）①鐵電極上析出銀，A（Fe）極的質量增加5.40g時轉移電子的物質的量=$\frac{5.40g}{108g/mol}$×1=0.05mol，根據串聯電路中轉移電子相等，得甲池中理論上消耗O₂體積=$\frac{0.05mol}{4}×22.4L/mol$=280mL；
②4HNO₃～轉移4mol的電子，所以轉移電子的物質的量為：0.05mol，所以生成硝酸的物質的量為0.05mol，根據c=$\frac{n}{V}$進行計算．

解答 解：（1）根據反應方程式知，甲裝置是一個燃料電池，所以甲是把化學能轉變為電能的裝置，是原電池；乙有外加電源，所以是電解池，
B（石墨）與原電池的正極相連，所以電極的名稱是陽極，故答案為：原電池；陽極；
（2）通入CH₄的電極是原電池的負極發生氧化反應，電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；A（Fe）電極是電解池的陰極銀離子發生還原反應，電極反應式為：Ag⁺+e^-═Ag，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；Ag⁺+e^-═Ag；
（3）甲池中反應的離子方程式為CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，故答案為：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O；
（4）乙池相當于惰性電極電解硝酸銀溶液，化學方程式為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（5）①鐵電極上析出銀，A（Fe）極的質量增加5.40g時轉移電子的物質的量=$\frac{5.40g}{108g/mol}$×1=0.05mol，根據串聯電路中轉移電子相等，得甲池中理論上消耗O₂體積=$\frac{0.05mol}{4}×22.4L/mol$=280mL，故答案為：280mL；
②4HNO₃～轉移4mol的電子，所以轉移電子的物質的量為：0.05mol，所以生成硝酸的物質的量為0.05mol，c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，所以PH=1，故答案為：1．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，根據得失電子確定正負極、陰陽極，再結合各個電極上發生的反應來分析解答，注意守恒思想的運用，題目難度不大．