Question

17．如圖所示（乙裝置中X為陽離子交換膜，甲醚的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃OCH₃）

根據(jù)要求回答下列相關(guān)問題：
（1）寫出負(fù)極的電極反應(yīng)：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O．
（2）氫氧化鈉主要在鐵極（填“鐵極”或“石墨極”）區(qū)生成．
（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，則粗銅的電極反應(yīng)為：Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺．
（4）反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液的濃度將減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氧氣參加反應(yīng)，丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為12.8g．
（6）若將丙裝置改成在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用石墨作電極電解體積為2L的CuSO₄溶液，寫出電解CuSO₄溶液時(shí)的離子反應(yīng)方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；當(dāng)電解適當(dāng)時(shí)間后斷開電源，發(fā)現(xiàn)只需補(bǔ)充22.2g固體Cu₂（OH）₂CO₃即可使電解液恢復(fù)到原濃度與體積，則原CuSO₄溶液的濃度是0.1mol/L；若將丙設(shè)計(jì)成在鍍件上鍍銅的裝置，該如何改動(dòng)，請(qǐng)用簡(jiǎn)要的語言敘述：將陽極粗銅改成純銅，將陰極純銅改成鍍件．
（7）若將乙中的交換膜去掉，發(fā)現(xiàn)只有H₂逸出，則試寫出乙池中發(fā)生的總反應(yīng)：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）甲裝置為燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，投放燃料的電極是負(fù)極，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）乙裝置為電解氯化鈉裝置，鐵電極連接原電池的負(fù)極，為電解池的陰極，石墨為陽極，氫氧化鈉在陰極生，；
（3）丙裝置為精煉銅裝置，活潑性Zn＞Cu＞Ag，陽極上鋅、銅被氧化；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減�。�
（5）據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得氧氣和銅的關(guān)系式為：O₂-----2Cu計(jì)算；
（6）用石墨作電極電解體積為2L的CuSO₄溶液生成銅、氧氣和硫酸；補(bǔ)充22.2gA即Cu₂（OH）₂CO₃，其物質(zhì)的量為0.1mol，即可使電解液恢復(fù)原濃度與體積，根據(jù)銅元素守恒可知，n[CuSO₄]=0.2mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算；若將丙設(shè)計(jì)成在鍍件上鍍銅的裝置，則銅作陽極，鍍件作陰極；
（7）若將乙中的交換膜去掉，發(fā)現(xiàn)只有H₂逸出，則生成的氯氣與氫氧化鈉繼續(xù)反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，據(jù)此書寫．

解答 解：（1）甲裝置為燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，投放燃料的電極是負(fù)極，負(fù)極上甲醚失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O；
（2）乙裝置為電解氯化鈉裝置，鐵電極連接原電池的負(fù)極，為電解池的陰極，石墨為陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電，導(dǎo)致陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度溶液呈堿性，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在鐵極區(qū)，故答案為：鐵極；
（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，陽極上不僅銅還有鋅、銀失電子進(jìn)入溶液，陰極上析出銅離子，陽極電極方程式分別為Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺；
（4）由（3）陽極電極方程式分別為Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將減小，
故答案為：減�。�
（5）根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得氧氣和銅的關(guān)系式為：O₂----2Cu，設(shè)生成銅的質(zhì)量是x，
O₂---------2Cu
22.4L   128g
2.24L     x
x=12.8g，
故答案為：12.8 g；
（6）用石墨作電極電解體積為2L的CuSO₄溶液生成銅、氧氣和硫酸，離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，補(bǔ)充22.2gA即Cu₂（OH）₂CO₃，其物質(zhì)的量為0.1mol，即可使電解液恢復(fù)原濃度與體積，根據(jù)銅元素守恒可知，n[CuSO₄]=0.2mol，所以則原溶液CuSO₄的濃度是$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol•L^-1；若將丙設(shè)計(jì)成在鍍件上鍍銅的裝置，則銅作陽極，鍍件作陰極，所以將陽極粗銅改成純銅，將陰極純銅改成鍍件即可，故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；0.1；將陽極粗銅改成純銅，將陰極純銅改成鍍件；
（7）若將乙中的交換膜去掉，發(fā)現(xiàn)只有H₂逸出，則生成的氯氣與氫氧化鈉繼續(xù)反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，總反應(yīng)為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，故答案為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解池知識(shí)，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，為解答該題的關(guān)鍵，結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)解答該題，難度不大．