Question

12．在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16g．試回答下列問(wèn)題．

（1）電源中X電極為直流電源的負(fù)極．
（2）寫出以下電極反應(yīng)式
①C中的Ag電極Ag-e^-═Ag⁺．
②B中的陽(yáng)極4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（3）B中電解一段時(shí)間后，溶液的PH如何變化變小（填：變大、變小或不變），若要使溶液恢復(fù)原狀，可向溶液中加入適量的CuO或CuCO₃．
（4）A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（5）若電解中的直流電源為甲烷燃料電池（KOH為電解質(zhì)），則電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（6）通電5min時(shí)，B中共收集224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO₄溶液的物質(zhì)的量濃度為0.025mol/L（設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化）．

Answer 1

分析 （1）由銅電極的質(zhì)量增加，則Cu電極為陰極，可知X為電源的負(fù)極；
（2）①C中的Ag電極為陽(yáng)極，銀本身放電；
②B中的陽(yáng)極上OH^-放電；
（3）B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，pH減��；本著“出來(lái)什么，加入什么物質(zhì)的組合”的原理來(lái)分析加入的物質(zhì)；
（4）A為電解氯化鉀溶液，生成氯氣、氫氣和氫氧化鉀；
（5）在堿性甲烷燃料電池中，負(fù)極上是甲烷放電生成CO₃^2-，結(jié)合堿性環(huán)境來(lái)分析電極方程式的書寫；
（6）根據(jù)電極反應(yīng)及電子守恒來(lái)計(jì)算．

解答 解：（1）由銅電極的質(zhì)量增加，發(fā)生Ag⁺+e^-═Ag，則Cu電極為陰極，Ag為陽(yáng)極，Y為正極，可知X為電源的負(fù)極，
故答案為：負(fù)；
（2）①C中的Ag電極為陽(yáng)極，銀本身放電，故電極反應(yīng)為：Ag-e^-═Ag⁺，
故答案為：Ag-e^-═Ag⁺；
②B中的陽(yáng)極上OH^-放電，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，溶液中氫離子濃度增大，pH減��；B池中陰極的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，陽(yáng)極電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故從B池中出來(lái)的物質(zhì)有銅和氧氣，故要使電解液復(fù)原，應(yīng)加入CuO或CuCO₃，
故答案為：變��；CuO或CuCO₃；
（4）A為電解氯化鉀溶液，生成氯氣、氫氣和氫氧化鉀，方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（5）在堿性甲烷燃料電池中，負(fù)極上是甲烷放電生成CO₃^2-，結(jié)合堿性環(huán)境可知電極方程式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（6）C中陰極反應(yīng)為Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，則轉(zhuǎn)移的電子為0.02mol，B中陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，則轉(zhuǎn)移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，則在陰極也生成112mL氣體，由2H⁺+2e^-═H₂↑，則氫氣的物質(zhì)的量為0.005mol，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子為0.01mol，則Cu²⁺+2e^-═Cu中轉(zhuǎn)移0.01mol電子，所以Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.005mol，通電前c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案為：0.025mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，明確Cu電極的質(zhì)量增加是解答本題的突破口，并明確發(fā)生的電極反應(yīng)及電子守恒即可解答，注意計(jì)算時(shí)電子守恒的應(yīng)用，題目難度中等．