Question

【題目】某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發生了偏轉。

請回答下列問題：

(1)甲池為_______(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應式為_______。

(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_____(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”)，總反應式為______。

(3)當乙池中B極質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為___mL(標準狀況下)，丙池中___極(填C或D)析出___g銅。

(4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將______(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將______(填“增大”“減小”或“不變”)。

(5)一種以肼(N2H4)為液體燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作氧化劑，KOH作電解質。負極反應式為_____；正極反應式為_______。

Answer 1

【答案】原電池 CH3OH－6e-＋8OH-=CO32-＋6H2O 陽極 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 280 D 1.60 減小 增大 N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O O2＋4e-＋2H2O=4OH-

【解析】

由圖示可知甲池為甲醇燃料電池，燃料電池中通入燃料的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，則通入甲醇的一極為負極，燃料在負極失電子發生氧化反應，在堿溶液中生成碳酸鹽，電極反應為：CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O，通入氧氣的一極為正極，電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH-；乙、丙二池為電解池，電解池中與電源正極相連的一極為陽極，與電源負極相連的一極為陰極，則A、C為兩個電解池的陽極，B、D為兩個電解池的陰極，乙池中電解質溶液為AgNO3，根據放電順序，陽極A的電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極B的電極反應為Ag++e-=Ag；丙池中電解質溶液為CuCl2，根據放電順序，陽極C的電極反應為2Cl--2e-=Cl2↑，陰極D的電極反應為Cu2++2e-=Cu，據此分析解答(1)~ (4)；

(5)燃料電池中，通入燃料的電極通常為負極，通入氧氣的一極為正極，結合圖示分析書寫電極反應。

(1)根據分析，甲池為原電池，通入CH3OH電極的電極反應式為CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O；

(2)根據分析，乙池為電解池，A(石墨)電極的名稱為陽極，陽極A的電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極B的電極反應為Ag++e-=Ag，總反應式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3；

(3)根據分析，乙池中陰極B的電極反應為Ag++e-=Ag，B極質量增加5.40 g時，即生成Ag單質的質量為5.40g，其物質的量==0.05mol，甲池中正極電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH-，根據電子守恒計算4Ag~O2~4e－，甲池中理論上消耗O2的體積=mol×22.4L/mol =0.28L=280mL；丙為電解池，C為陽極，D為陰極，陰極D的電極反應為Cu2++2e-=Cu，結合電子守恒計算2Ag~Cu~2e－，析出銅質量=×64g/mol =1.60g；

(4)甲中發生的反應為甲醇與氧氣、氫氧化鉀的反應，反應消耗氫氧根離子，則pH減小，丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，則丙中電解NaCl溶液生成氫氧化鈉，所以溶液pH增大；

(5)燃料電池中，通入燃料的電極通常為負極，通入氧氣的一極為正極，則通入液體燃料肼(N2H4)的一極為負極，負極發生氧化反應，由圖可知負極上有N2生成，電極反應式為：N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；通入氧氣的一極為正極，正極發生還原反應，電極反應式為：O2＋4e-＋2H2O=4OH-。