Question

【題目】按要求回答以下問題：

Ⅰ．認(rèn)真觀察下列裝置，回答下列問題：

(1)裝置B中PbO2上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為________。連接裝置B、C的U形管中裝填含有瓊脂的KCl飽和溶液，其作用是______。

(2)裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為___________________。

(3)若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則X為_____，極板N的材料為_____。

(4)裝置D中NaCl溶液的pH會__________。(填“增大”“減小”“不變”)

Ⅱ．為提高甲醇燃料的利用率，科學(xué)家發(fā)明了一種燃料電池，電池的一個電極通入空氣，另一個電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是摻入了Y2O3的ZrO2晶體，在高溫下它能傳導(dǎo)O2－。電池工作時(shí)正極反應(yīng)式為____________。

Ⅲ．二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。

(1)圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。則陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式為____________。

(2)電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量___mol；請用方程式解釋陰極區(qū)pH增大的原因：___________。

Answer 1

【答案】PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O 使裝置B、C中的溶液連成通路，平衡電荷 Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ AgNO3 Ag 增大 O2+4e-=2O2- Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ 0.01 2H2O+2e-=H2↑+2OH-

【解析】

根據(jù)原電池工作原理和電解原理進(jìn)行分析。

I.（1）裝置B和裝置C構(gòu)成的是原電池，PbO2為正極，電解反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O，Pb為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Pb＋SO42－－2e－=PbSO4，鹽橋的作用是使裝置B和C構(gòu)成閉合回路，平衡電荷；

（2）根據(jù)電解原理，Cu電極為陽極，Pt電極為陰極，陽極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，因此裝置A總反應(yīng)為Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑；

（3）根據(jù)電鍍的原理，待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽極，Cu材料上鍍Ag，即Cu作陰極，Ag作陽極，AgNO3為電解質(zhì)溶液，極板M為陰極，極板N為陽極，即X為AgNO3溶液，極板N為Ag；

（4）電解飽和食鹽水的總反應(yīng)是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，c(OH－)增大，溶液的pH增大；

II．根據(jù)題中信息，電解質(zhì)在高溫下傳導(dǎo)O2－，因此正極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－；

III．（1）陽極上產(chǎn)生ClO2，根據(jù)電解原理，Cl－在陽極上放電，即電極反應(yīng)式為Cl－＋2H2O－5e－=ClO2↑＋4H＋；

（2）根據(jù)電解原理，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，產(chǎn)生H2的體積112mL，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為112×10－3L÷22.4L/mol×2=0.01mol，因此通過陽離子的物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)陰極反應(yīng)式，c(OH－)增大，pH增大。