Question

6．如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無(wú)色氣體生成；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱(chēng)量、電極增重1.6g，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）A接的是電源的負(fù)極，B是該裝置陽(yáng)極．（填電極名稱(chēng)）
（2）寫(xiě)出電解時(shí)的電極反應(yīng)和總反應(yīng)的化學(xué)方程式：
陽(yáng)極：4OH^-=4e^-+2H₂O+O₂↑；陰極：2Cu²⁺+4e^-=2Cu；
總反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑．
（3）電解后溶液的pH為減小．（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）
（4）以CH₄、KOH溶液為原料可設(shè)計(jì)成燃料電池，放電時(shí)，
正極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
若用該燃料電池為電源，以鉑為電極電解足量上述溶液，當(dāng)電池中消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.8L CH₄時(shí)電解池中可收集到的氣體為5.6L．

Answer 1

分析 用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，說(shuō)明含有銅離子，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，則A電極上有Cu生成，則A為陰極、B為陽(yáng)極，B電極有無(wú)色氣體生成，B電極上有氧氣生成，則電解質(zhì)為可溶性的含氧酸銅鹽；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱(chēng)量、電極增重1.6g，則n（Cu）=$\frac{1.6g}{64g/mol}$=0.025mol，
（1）陰極連接電源負(fù)極，A為陰極、B為陽(yáng)極；
（2）陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，將陰陽(yáng)極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式；
（3）電解過(guò)程中有氫離子生成，導(dǎo)致溶液呈酸性；
（4）以CH₄、KOH溶液為原料可設(shè)計(jì)成燃料電池，燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，該燃料電池中負(fù)極上甲烷失電子和KOH反應(yīng)生成碳酸鉀和水，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子；
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計(jì)算生成氧氣體積．

解答 解：（1）電解液是藍(lán)色溶液，A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A極是銅離子得電子，所以A極是陰極，A接的是電源的負(fù)極，B電極有無(wú)色氣體生成，則一定是氫氧根失電子產(chǎn)生的氧氣，所以B是該裝置陽(yáng)極，和電源的正極相連，
故答案為：負(fù)；陽(yáng)極；
（2）陽(yáng)極反應(yīng)：4OH^-=4e^-+2H₂O+O₂↑，陰極反應(yīng)：2Cu²⁺+4e^-=2Cu，電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，
故答案為：4OH^-=4e^-+2H₂O+O₂↑；2Cu²⁺+4e^-=2Cu；2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑；
（3）根據(jù)電解方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑可知反應(yīng)生成氫離子，則溶液PH減小，故答案為：減��；
（4）甲烷燃料電池工作時(shí)，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，所以正極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷失電子被氧化反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
串聯(lián)電路中存在轉(zhuǎn)移電子守恒，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得生成氧氣體積=$\frac{\frac{2.8L}{22.4L/mol}×8}{4}×22.4L/mol$=5.6L，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；5.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析及計(jì)算能力，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，注意結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書(shū)寫(xiě)，題目難度中等．