Question

5．如圖是一個化學(xué)過程的示意圖．已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH$?_{充電}^{放電}$2K₂CO₃+6H₂O
（1）請回答，圖中甲池的名稱是原電池裝置．
（2）寫出電極反應(yīng)式：通入O₂的電極的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
A（Fe）電極的電極反應(yīng)式為4Ag⁺+4e^-=4Ag．
（3）乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）當(dāng)乙池中A（Fe）極的質(zhì)量增加5.40g時，乙池溶液的pH為1（體積為500mL）；甲池中理論上消耗O₂280mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式及燃料電池的特點判斷甲裝置；
（2）先判斷原電池、電解池的電極名稱，再寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式；
（4）根據(jù)離子放電順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的電解反應(yīng)方程式；
（5）陰極的質(zhì)量增加5.40g是銀，根據(jù)得失電子數(shù)相等，計算陽極上反應(yīng)的氫氧根離子的物質(zhì)的量，再計算pH；先根據(jù)得失電子數(shù)相等找出銀與氧氣的關(guān)系式，然后計算．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式知，甲裝置是一個燃料電池，所以甲是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，是原電池；故答案為：原電池；
（2）根據(jù)2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O知，CH₃OH發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極是負(fù)極，O₂ 得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電極是正極；石墨與原電池的正極相連，所以石墨電極是陽極該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；鐵電極是陰極，該電極上銀離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4Ag⁺+4e^-=4Ag；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；4Ag⁺+4e^-=4Ag；
（3）乙池中離子放電順序為：陽離子 Ag⁺＞H⁺，陰離子OH^-＞NO₃ ^-，陰極電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；陽極電極反應(yīng)為：4Ag⁺+4e^-=4Ag；依據(jù)電子守恒和電解的實質(zhì)寫出化學(xué)方程式：4AgNO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃
故答案為：4AgNO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）陰極的質(zhì)量增加5.40g銀，物質(zhì)的量為0.05mol，轉(zhuǎn)移電子0.05mol，則陽極上反應(yīng)的氫氧根離子物質(zhì)的量為0.05mol，生成氫離子為0.05mol，氫離子濃度為$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，pH=1；乙池中A（Fe）極是陰極，陰極的質(zhì)量增加5.40g是銀，根據(jù)得失電子數(shù)相等，氧氣與銀的關(guān)系式為：
O₂--------4Ag
22.4L （ 4×108 ）g
280mL     5.40g
故答案為：1；280．

點評 本題考查了原電池、電解池的判斷方法，工作原理的應(yīng)用，主要是電池判斷，電極判斷，具體有以下幾點：
1、若無外加電源，可能是原電池，然后再根據(jù)原電池的形成條件判定；
2、若有外接電源，兩電極插入電解質(zhì)溶液中，可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同時，則為電鍍池；
3、若無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則利用題中信息找出能自發(fā)進行氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池．