Question

9．如圖所示的裝置，將電路接通后，向（乙）中滴人酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色．試回答下列問題：
（1）（甲）裝置是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）的結(jié)構(gòu)示意圖，則b處通入的是O₂（填“CH₄”或“O₂”），a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）在（乙）裝置中，石墨（C）電極上發(fā)生氧化（填“氧化”或“還原”） 反應(yīng)；（乙）裝置中總反應(yīng)的離子方程式是：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
（3）如果（丙）裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4g，則（甲）裝置中消耗的 CH₄的質(zhì)量為0.4g，（乙）裝置中，鐵電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水時(shí)，酚酞變紅的極是陰極，陰極和電源負(fù)極相連，則在Fe極附近顯紅色，所以Fe是陰極，據(jù)此確定其他電極名稱；
（2）C為陽極，陽極上氯離子失電子生成氯氣；電解飽和氯化鈉溶液生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉溶液；
（3）乙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4g，根據(jù)電極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，即生成6.4g即0.1mol銅，轉(zhuǎn)移電子是0.2mol，根據(jù)電子守恒計(jì)算消耗的甲烷和生成的氫氣．

解答 解：電解飽和食鹽水時(shí)，酚酞變紅的極是陰極，陰極和電源負(fù)極相連，則在Fe極附近顯紅色，所以Fe是陰極，C為陽極，a是負(fù)極、b是正極，粗銅是陽極，精銅是陰極
（1）（甲）裝置是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），a是負(fù)極、b是正極，則b處通入的是氧氣，a極通入的是甲烷，a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：O₂；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）C為陽極，陽極上氯離子失電子生成氯氣，發(fā)生氧化反應(yīng)；電解飽和氯化鈉溶液生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉溶液，電極離子方程式為：；
故答案為：氧化；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（3）乙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4g，根據(jù)電極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，即生成6.4g即0.1mol銅，轉(zhuǎn)移電子是0.2mol，鐵電極是陰極，該極上產(chǎn)生氫氣，2H⁺+2e^-=H₂↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，該極上產(chǎn)生的氣體為0.1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24L，甲烷失去電子，電極反應(yīng)為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，消耗的 CH₄的物質(zhì)的量為$\frac{0.2mol}{8}$=0.025mol，質(zhì)量為0.025mol×16g/mol=0.4g；
故答案為：0.4g；2.24L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解原理，明確電池反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化、發(fā)生的反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，注意放電順序的應(yīng)用及電子守恒，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．