Question

（16分）（Ⅰ）某興趣小組的同學用下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，觀察到電流計的指針發生了偏轉。請回答下列問題：

(1)甲裝置的名稱是____________ (填“原電池”或“電解池”)。

(2) 寫出電極反應式： Pt極______               _ ； 當甲中產生0．1 mol氣體時，乙中析出銅的質量應為___________________；

(3)若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，電鍵閉合一段時間后，乙中溶液的顏色___________（填“變深”、“變淺”或“無變化”）。

（Ⅱ）燃料電池是燃料（如CO、H₂、CH₄等）跟O₂（或空氣）反應，將化學能轉化為電能的裝置。對于以強堿為電解質的CH₄燃料電池，負極電極反應式為：                     

隨著放電的進行，溶液的pH             （填“變大”“變小”或“不變”）

（Ⅲ）由Cu²⁺、Cl^- 、Na⁺、SO₄^2-四種離子中的兩種離子組成的電解質溶液若干種，可選用銅電極、鉑電極進行電解實驗。

(1)要使電解過程中溶質的組成和質量不變，而該稀溶液的濃度增大，又無渾濁，應以­­­­­______為陽極電解________     溶液，陽極電極反應式為____________________________    。

(2)以鉑作陽極電解 ________      溶液時，溶液的堿性有明顯增強，且溶液保澄清，電解的總反應式為 __________________________                         。

 

Answer 1

【答案】

（Ⅰ）（1）原電池  （1分）  （2）2Cl^－ - 2e^－＝ Cl₂↑（2分）  6.4g （2分）

（3）無變化 （1分）

（Ⅱ）CH₄+10OH^－－8e=CO₃^2-+7H₂O （2分）    變小（1分）

（Ⅲ）(1)  鉑（1分）  Na₂SO₄ （1分）

4OH^-－4e^- = 2H₂O+O₂↑（2分）（寫2H₂O-4e^- = O₂↑+4H⁺ 同樣給分） 

(2)   NaCl（1分）    2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑（2分）

（沒寫“電解”或“通電”不給分）

【解析】（Ⅰ）（1）甲裝置軸鋅和稀硫酸可以發生置換反應，所以甲是原電池，乙是電解池。

（2）鋅比銅活潑，所以鋅是負極，銅是正極，則Pt是陽極，溶液中的氯離子在陽極失去電子，生成氯氣，反應式為2Cl^－ - 2e^－＝ Cl₂↑。甲中產生的氣體是氫氣，物質的量是0.1mol，轉移電子是0.2mol，所以根據電子的得失守恒可知，乙中析出銅的物質的量是0.2mol÷2＝0.1mol，其質量為6.4g。

（3）都換成銅電極，則陽極銅失去電子，同時陰極銅離子又得到電子而析出，所以溶液的濃度是不變的，即溶液的顏色無變化。

（Ⅱ）甲烷在反應中失去電子，所以在負極通入。又因為溶液顯堿性，所以負極電極反應式為CH₄+10OH^－－8e^－=CO₃^2-+7H₂O。氧氣得到電子，在正極通入，電極反應式為2O₂＋8e^－＋4H₂O=8OH^－,所以總反應式為CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2－＋3H₂O，所以溶液的pH是減小的。

（Ⅲ）(1) )要使電解過程中溶質的組成和質量不變，則電解的是水，所以電解的是硫酸鈉。陽極是OH^-放電，反應式為4OH^-－4e^- = 2H₂O+O₂↑。

（2）溶液的堿性有明顯增強，且溶液保澄清，所以電解的是氯化鈉溶液，反應式為

2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。