Question

17．某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池（如圖所示），目的是探究氯堿工業(yè)原理和電鍍的原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．
根據(jù)要求回答相關(guān)問題：
①通入氫氣的電極的反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
②反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，鐵極區(qū)（填“鐵極”或“石墨極”）的溶液先變紅．乙裝置中電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH．
③欲用丙裝置給銅鍍銀．電極A應(yīng)該是銅（填“銀”或“銅”），電鍍液的主要成分是AgNO₃（填化學(xué)式）．
④若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲池中有224mL氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標(biāo)況下體積為0.448L；丙裝置中陰極析出Ag的質(zhì)量為4.32g．（相對原子質(zhì)量Ag：108）

Answer 1

分析 甲為氫氧堿性染料電池，通入氫氣的Pt電極為負(fù)極，通入氧氣的Pt電極為正極，乙、丙為電解池，乙中Fe為陰極、碳為陽極，丙中A為陰極、B為陽極．
①氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，堿性條件下生成水；
②乙中Fe為陰極，水放電生成氫氣與氫氧根離子，陽極是氯離子放電生成氯氣；
③電鍍池中，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電解質(zhì)溶液含有鍍層金屬陽離子；
④根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算乙中Fe電極生成氫氣、丙中析出Ag的物質(zhì)的量，再計算氫氣體積、Ag的質(zhì)量．

解答 解：甲為氫氧堿性染料電池，通入氫氣的Pt電極為負(fù)極，通入氧氣的Pt電極為正極，乙、丙為電解池，乙中Fe為陰極、碳為陽極，丙中A為陰極、B為陽極．
①氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，堿性條件下生成水，電極反應(yīng)式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
②乙中Fe為陰極，電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，陽極是氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，在Fe電極生成氫氧化鈉，該電極附近溶液顏色先變紅，電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，
故答案為：鐵極；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，
③丙中A為陰極、B為陽極，欲用丙裝置給銅鍍銀，電極A應(yīng)該是銅，電極B為Ag，電鍍液的主要成分是AgNO₃，
故答案為：銅；AgNO₃；
④甲中參加反應(yīng)氧氣為$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，乙中Fe電極生成氫氣為$\frac{0.01mol×4}{2}$=0.02mol，生成氫氣體積為0.02mol×22.4L/mol=0.448L，丙中析出Ag的物質(zhì)的量為$\frac{0.01mol×4}{1}$=0.04mol，析出Ag的質(zhì)量為0.04mol×108g/mol=4.32g，
故答案為：0.448L；4.32g．

點評 本題考查原電池和電解池原理及應(yīng)用，涉及燃料電池、電鍍、電化學(xué)計算等，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，難度中等．