Question

3．如圖兩個裝置，工作時轉移的電子數(shù)相等，反應完成后往①中加入19.6gCu（OH）₂固體，溶液恰好能恢復到電解前的濃度和體積．若忽略溶液體積的變化，則：
（1）①中共收集到的氣體體積8.96（標況下） L
（2）①中陰極質量增加12.8g，②中負極質量減小26g
（3）反應①中溶液（電解前溶液pH=5）體積為1L且保持不變（lg₂=0.3，lg₃=0.477），則電解后溶液PH為0.4．
（4）如果用CH₂O（甲醛）、O₂、KOH溶液組成的燃料電池來為①裝置提供電池，該電池的負極反應式為HCHO-4e^-+6OH^-=CO₃^2-+4H₂O，則電解過程中消耗CH₂O的分子數(shù)為0.2N_A（或1.204×10²³）．．

Answer 1

分析 ①中加入19.6gCu（OH）₂固體，n（Cu（OH）₂）=$\frac{19.6g}{98g/mol}$=0.2mol，Cu（OH）₂從組成上可看成CuO•H₂O，加入0.2mol Cu（OH）₂后恰好恢復到電解前的濃2H₂↑+O₂↑ 可知電解過程中共轉移電子為0.8mol；②為原電池裝置，Zn為負極，發(fā)生Zn-2e^-=Zn²⁺，Cu為正極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，以此解答該題．

解答 解：①中加入19.6gCu（OH）₂固體，n（Cu（OH）₂）=$\frac{19.6g}{98g/mol}$=0.2mol，Cu（OH）₂從組成上可看成CuO•H₂O，加入0.2mol Cu（OH）₂后恰好恢復到電解前的濃度和pH，即電解生成了0.2 mol H₂SO₄，并消耗0.2mol H₂O，由電解的總反應式為：2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑ 可知電解過程中共轉移電子為0.8mol，
（1）由2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 可知，電解生成0.2 mol H₂SO₄，同時生成0.1molO₂，電解0.2mol H₂O，生成0.3mol氣體，則體積為（0.1+0.3）mol×22.4L/mol=8.96L，故答案為：8.96；
（2）①由2H₂O+2CuSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 可知生成0.2molCu，則陰極質量增加0.2mol×64g/mool=12.8g，故答案為：12.8；
②兩個裝置，工作時轉移的電子數(shù)相等，即轉移0.8mol電子，則消耗0.4molZn，質量為0.4mol×65g/mol=26g，故答案為：26；
（3）①中電解生成了0.2 mol H₂SO₄，則c（H⁺）=0.4mol/L，pH=-lg0.4=-2×0.3+1=0.4，故答案為：0.4；
（4）甲醛被氧化生成碳酸根離子，電極方程式為HCHO-4e^-+6OH^-=CO₃^2-+4H₂O，因轉移0.8mol電子，則消耗0.2mol甲醛，分子數(shù)為0.2N_A（或1.204×10²³），故答案為：HCHO-4e^-+6OH^-=CO₃^2-+4H₂O；0.2N_A（或1.204×10²³）．

點評 本題是拼合型題目，涉及原電池、電解池等，題目綜合性較大，難度較大，①中電子轉移數(shù)目計算為易錯點、難點，注意把握電極方程式的書寫，為解答該題的關鍵，要求學生具有分析和解決問題的能力．