Question

【題目】如圖所示，某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和電解CuSO4溶液，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。

根據(jù)要求回答相關問題：

（1）通入氧氣的電極為___(填“正極”或“負極”)，負極的電極反應式為___。

（2）鐵電極為___(填“陽極”或“陰極”)，石墨電極（C）的電極反應式為___。

（3）乙裝置中電解的總反應的離子方程式為___。

（4）若在標準狀況下，有1.12L氧氣參加反應，丙裝置中陰極增重的質量為___。

Answer 1

【答案】正極 H2-2e-+2OH-=2H2O 陰極 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- 6.4g

【解析】

(1)燃料電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，通入燃料的電極是負極，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，據(jù)此分析解答；

(2)電解飽和氯化鈉溶液時，連接原電池負極的電極是陰極，連接原電池正極的電極是陽極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，注意如果活潑電極作陽極，則陽極上電極材料放電而不是溶液中陰離子放電；

(3)乙裝置陽極為惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，據(jù)此寫出電解總反應；

(4)丙裝置中陰極增重的質量為析出銅的質量，串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等，根據(jù)轉移電子數(shù)相等計算丙裝置中陰極析出銅的質量。

(1)燃料電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，通入燃料的電極是負極，通入空氣或氧氣的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極，負極上氫氣失電子結合溶液中的氫氧根離子生成水，電極反應式為：H2-2e-+2OH-=2H2O，故答案為：正極，H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)燃料電池相當于電源，乙裝置有外接電源屬于電解池，鐵電極連接原電池的負極，所以是陰極，則石墨電極是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為：2Cl--2e-═Cl2↑，故答案為：陰極；2Cl--2e-═Cl2↑；

(3)乙裝置是陽極為惰性電極的電解飽和氯化鈉溶液電解池，陽極氯離子放電生成氯氣，陰極水電離出的氫離子放電生成氫氣，則電解總反應離子方程式為2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑，故答案為：2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑；

(4)丙裝置中陰極增重的質量為析出銅的質量，根據(jù)串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等得氧氣和銅的關系式為：O2～2H2～2Cu，設生成銅的質量是y，

O2～～～2Cu

22.4L 128g

1.12L y

=，解得：y=6.4g，故答案為：6.4g。