Question

13．如圖是一種化學能與電能相互轉化的裝置．已知：
①甲池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O
②甲池中盛有200mL 0.2mol/L的氫氧化鉀溶液，兩電極均為鉑電極．
請回答下列問題：
（1）甲池是原電池裝置，通入O₂的電極上的電極反應式是O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
（2）乙池是電解池裝置，鐵電極上的電極反應式是Ag⁺+e^-=Ag．乙池中反應的化學方程式為4AgNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（3）當乙池中鐵電極的質量增加9.72g時，則甲池溶液中的OH?的物質的量濃度為0.05 mol/L．（設甲中溶液的體積沒有變化）

Answer 1

分析 （1）根據甲池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，則甲裝置是一個燃料電池；
（2）乙有外加的甲燃料電池作電源，所以是電解池，鐵與原電池的負極相連，鐵是陰極，則乙池是電解硝酸銀溶液；
（3）電解硝酸銀溶液時，銀離子得電子生成銀、水失電子生成氧氣和氫離子，據電子得失守恒，列出關系式計算求解．

解答 解：（1）根據甲池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，則甲裝置是一個燃料電池是原電池，通入O₂的電極是正極，發生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：原電池；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）乙有外加的甲燃料電池作電源，所以是電解池，鐵與原電池的負極相連，鐵是陰極，電解質溶液中銀離子放電生成單質銀，電極反應式為：Ag⁺+e^-=Ag，則乙池是電解硝酸銀溶液，反應的化學方程式為4AgNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案為：電解池；Ag⁺+e^-=Ag；4AgNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（3）由乙池中鐵電極的電極反應Ag⁺+e^-=Ag和甲池電極反應式是2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，在轉移電子相等的情況下，得到12Ag～～～4OH^-，鐵電極生成銀的質量為9.72g，物質的量為：$\frac{9.72g}{108g/mol}$=0.09mol，所以甲池溶液中的消耗OH^?的物質的量為0.09mol×$\frac{4}{12}$=0.03mol，所以甲池溶液中的OH^?的物質的量濃度為=$\frac{0.2×0.2-0.03}{0.2}$=0.05 mol/L，故答案為：0.05 mol/L．

點評 本題考查了原電池、電解池的判斷方法，工作原理的應用，主要是電池判斷，電極判斷，涉及的計算要根據電子轉移的情況下列出相應的關系式這是關鍵．