Question

7．如圖裝置，用電化學原理制備硫酸，并電解500mL 0.2mol?L^-1AgNO₃溶液．請回答下列問題：
（1）通入SO₂的電極為負極（填“正”或“負”，下同），其電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺．
（2）乙池溶液中NO₃^-移向C（填“C”或“Fe”）極，鐵電極發生還原反應（填“氧化反應”或“還原反應”）；乙池中滴加幾滴紫色石蕊試液，碳電極附近的現象是溶液變紅，乙池的總反應的離子方程式為4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺．
（3）當乙池中析出5.4g Ag時，甲池中通入O₂在標準狀況下的體積為280mL，乙池溶液的pH為1（忽略溶液體積變化不計）．

Answer 1

分析 甲為燃料電池，通入二氧化硫的以及為負極，被氧化，生成硫酸，電極方程式為SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺，通入氧氣的以及為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，乙為電解池，鐵為陰極，發生還原反應生成銀，C為陽極，發生還原反應生成氧氣，以此解答該題．

解答 解：（1）二氧化硫具有還原性，為原電池的負極，電極方程式為SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：負；SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺；
（2）C棒與正極氧氣相連為陽極，發生氧化反應，反應為2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，所以滴紫色石蕊試液，碳電極附近的現象是溶液變紅，NO₃^-移向陽極C棒，鐵與負極相連為陰極，發生還原反應生成銀，總反應為4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，故答案為：C；還原反應；溶液變紅；4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺；
（3）n（Ag）=$\frac{5.4g}{108g/mol}$=0.05mol，由電極方程式電極方程式為Ag⁺+e^-═Ag可知轉移0.05mol電子，由O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O可知，甲池中通入O₂在標準狀況下的體積為0.05mol×$\frac{1}{4}$×22.4L/mol=0.28L=280mL，由乙池總反應4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，得溶液中氫離子濃度為$\frac{0.05}{0.5}$=0.1mol/L，所以PH=1，故答案為：280；1；

點評 本題綜合考查原電池、電解池知識，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，本題注意把握原電池的工作原理，難度中等．