Question

17．利用反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）?H₂O（g）+CO₂（g）設計而成的MCFS燃料電池是一種新型電池．現(xiàn)以該燃料電池為電源，以石墨作電極電解飽和NaCl溶液，反應裝置及現(xiàn)象如圖所示．則①M應是電源的負極（填“正”或“負”）；②該電解反應的化學方程式是2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；③已知飽和食鹽水的體積為1L，一段時間后，測得左側試管中氣體體積為11.2mL（標準狀況），若電解前后溶液的體積變化忽略不計，電解后將溶液混合均勻，此時溶液的pH為11．

Answer 1

分析 用惰性電極電解飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣；溶液中水的電離被促進生成氫氧化鈉；電解NaCl結束后，再電解水2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；根據(jù)氯氣和氫氧化鈉的關系式計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度，從而得出溶液的pH．

解答 解：用惰性電極電解飽和食鹽水，陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣；溶液中水的電離被促進生成氫氧化鈉；電解NaCl結束后，再電解水2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，根據(jù)圖示1反應裝置及現(xiàn)象可知M極連接的試管生成的氣體多，應是電源的負極，
用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，同時溶液中還生成氫氧化鈉，所以電池反應式為2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
測得左側試管中氣體體積為11.2mL為氫氣，設氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度是xmol/L，
2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，轉(zhuǎn)移的電子       生成的氫氧化鈉
                      22.4L         2mol             2mol
                     0.0112L        xmol             Xmol
x=$\frac{2mol×0.0112L}{22.4L}$=0.001mol，已知飽和食鹽水的體積為1L，電解前后溶液的體積變化忽略不計，則C（H⁺）=$\frac{K{\;}_{W}}{C（OH{\;}^{-}）}$=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-3}}$mol/L=10^-11mol/L，PH=-lgc（H+）=11，
故答案為：負；2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑； 11．

點評 本題考查電解池原理、溶液的pH計算等知識，正確推斷原電池正負極是解本題的關鍵，難點是計算溶液的pH，題目難度中等．