Question

14．回答下列問題：

（1）如圖1所示為氯堿工業(yè)的模擬裝置．反應的離子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．A、B、C、D所對應物質化學式分別為NaCl、H₂O、Cl₂、H₂，每通過0.1mol電子，就有0.1molNa⁺（填離子符號）通過離子交換膜．
（2）在如圖2所示實驗裝置中，石墨棒上的電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；總反應的化學方程式是2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑．
如果起始時盛有1000mLpH=5的硫酸銅溶液（25℃，CuSO₄足量），一段時間后溶液的pH變?yōu)?．若要使溶液恢復到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入氧化銅（或碳酸銅）（填物質名稱），其質量約為4g（或6.2g）g．
（3）熔融碳酸鹽CO燃料電池工作原理如圖3所示，A、B極的電極反應分別是CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂、O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水，生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，陽離子向陰極移動，A應補充NaCl，B補充水；
（2）根據(jù)電子流向判斷鐵做陰極，石墨做陽極，溶液中氫氧根離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應；根據(jù)電解硫酸銅溶液的反應特征分析判斷恢復溶液濃度；
（3）由于保持電解質熔融液的組成、濃度都不變，而在負極上放電的是CO，故應為CO失電子結合CO₃^2-生成CO₂；正極上放電的是二氧化碳，二氧化碳結合氧氣得到電子生成碳酸根離子，原電池工作時，陰離子向負極移動，據(jù)此解答．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水，生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，電解方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，陽離子向陰極移動，A應補充NaCl，B補充水，電解時，陰極生成NaOH，鈉離子向以及移動，每通過0.1mol電子，就有0.1molNa⁺，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；NaCl；H₂O；Cl₂；H₂；Na⁺；
（2）根據(jù)電子流動方向知，石墨是陽極、鐵電極是陰極，陽極上氫氧根離子放電，石墨電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極上銅離子放電生成銅，陽極上析出氧氣、陰極上析出銅，所以相當于析出CuO，電池反應式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，pH=1時溶液中氫離子濃度為0.1mol/L，則溶液中n（H₂SO₄）=0.05mol/L×1L=0.05mol，陰極析出n（Cu）=$\frac{0.05mol}{2}$=0.05mol，根據(jù)“析出什么加入什么”原則，根據(jù)Cu原子守恒知析出m（CuO）=n（Cu）．M（CuO）=0.05mol×80g/mol=4g，也可以加入碳酸銅，其質量=0.05mol×124g/mol=6.2g，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂SO₄+2Cu+O₂↑；氧化銅（或碳酸銅）；4g（或6.2g）；   
（3）由于保持電解質熔融液的組成、濃度都不變，而在負極上放電的是CO，故應為CO失電子結合CO₃^2-生成CO₂：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；
正極上放電的是二氧化碳，二氧化碳結合氧氣得到電子生成碳酸根離子，電極反應式為：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-．

點評 本題考查了原電池原理，明確電子流向、各個電極上發(fā)生的反應是解本題關鍵，再結合轉移電子守恒、原子守恒進行計算，注意（2）題要使溶液恢復原狀也可以加入碳酸銅，為易錯點．