Question

【題目】如圖是一個化學過程的示意圖，回答下列問題：

(1)甲池是___________裝置，電極B的名稱是___________。

(2)甲裝置中通入C3H8的電極反應____________，丙裝置中D極的產物是___________(寫化學式)。

(3)一段時間，當乙池中產生112 mL(標準狀況下)氣體時，均勻攪拌丙池，所得溶液在25℃時的pH=__________。(已知：NaCl溶液足量，電解后溶液體積為200 mL)。

(4)若要使乙池恢復電解前的狀態，應向乙池中加入__________(寫物質化學式)。

Answer 1

【答案】原電池 陰極 C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O H2、NaOH 13 Ag2O

【解析】

(1)甲池為丙烷、氧氣形成的燃料電池；乙池中電極B與原電池的負極連接，作電解池的陰極；

(2)C3H8在負極上失電子，堿性條件下生成碳酸根；丙裝置中D極連接電源的負極，為陰極；

(3)電解AgNO3溶液，總反應方程式為：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，根據n=計算O2的物質的量，根據同一閉合回路中電子轉移的物質的量相等，在丙池中：陰極上氫離子放電，陽極上氯離子放電，根據電子轉移數目相等計算氫氧化鈉的物質的量，利用c=計算氫氧化鈉的物質的量濃度，從而得出溶液的pH；

(4)根據電解的產物分析，根據“析出什么元素加入什么元素”的原則確定使乙池恢復電解前的狀態加入的物質。

根據裝置圖可知甲池為原電池，通入燃料丙烷的電極為負極，通入O2的電極為正極，乙池、丙池與原電池連接，屬于電解池，其中乙池中A電極為陽極，B電極為陰極，丙池中C電極為陽極，D電極為陰極。

(1)甲池為原電池，是化學能轉化為電能的裝置，乙池為電解池，其中B電極連接電源的負極，作陰極；

(2)燃料C3H8在負極上失電子，堿性條件下反應生成CO32-，所以甲裝置中通入C3H8的電極反應式為：C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O。丙裝置中C電極為陽極，溶液中Cl-失去電子變為Cl2；D極為陰極，電極上水電離產生的H+放電生成H2，溶液中有OH-，所以D電極的產物是H2和NaOH；

(3)乙裝置中A(石墨)電極為陽極，發生反應：4OH- -4e-=2H2O+O2↑，B(Ag)的電極為銀離子得電子，其電極反應式為：Ag++e-=Ag。n(O2)==0.005 mol，根據電極反應式可知：每反應產生1 molO2，轉移4 mol電子，則反應產生0.005 mol電子時，轉移電子的物質的量n(e-)=4n(O2)=0.02 mol。丙池電解反應方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根據方程式可知：每反應轉移2 mol電子，反應產生2 mol NaOH，由于在同一閉合回路中電子轉移數目相等，所以轉移0.02 mol電子時，丙池反應產生NaOH的物質的量n(NaOH)= n(e-)=0.02 mol，NaCl溶液足量，電解后溶液體積為200 mL，所以反應后c(NaOH)==0.1 mol/L，c(H+)=mol/L=10-13 mol/L，所以溶液pH=13；

(4)對于乙池，總反應方程式為：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，由于電解生成Ag和O2從溶液中分離出去，所以要使乙池恢復電解前的狀態，應向乙池中加入二者的化合物，即加入Ag2O。