Question

銀鋅堿性蓄電池是一種可以反復充電、放電的裝置．電池放電時的反應原理是：Zn+Ag₂O+H₂O=2Ag+Zn（OH）₂．現用該蓄電池電解c（NO₃^-）=6mol?L^-1的KNO₃和Cu（NO₃）₂的混合溶液500mL，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L氣體（標準狀況）（電解池的電極均為石墨電極）．
回答下列問題：
（1）銀鋅堿性蓄電池的正極反應式為

Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-

．
（2）電解過程中，陽極反應式為

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

；陰極反應式為

Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑

．
（3）上述電解過程中共轉移電子總數

4N_A

．
（4）電解得到的Cu的質量為

64g

．
（5）原混合溶液中c（K⁺）為

2mol?L^-1

．
（6）電解后溶液中c（H⁺）

＞

4mol/L（選填“＜”“=”“＞”）．

Answer 1

分析：（1）根據電池反應式確定正極，正極上得電子發生還原反應．
（2）電解過程中，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；陰極上先是銅離子放電生成銅單質，后氫離子放電生成氫氣．
（3）根據氧氣和轉移電子之間的關系式計算轉移電子數．
（4）先根據電解過程中得失電子守恒計算析出銅時轉移電子數，再根據銅和轉移電子之間的關系式計算銅的質量．
（5）根據溶液中陰陽離子所帶電荷相等計算鉀離子濃度．
（6）根據生成氧氣的量計算氫氧根離子的物質的量，根據氫氣的量計算氫離子的物質的量，水電離出的氫離子和氫氧根離子個數相同，從而計算出溶液中氫離子的物質的量，再結合物質的量濃度公式計算氫離子濃度．

解答：解：（1）該原電池中，較活潑的金屬鋅失電子作負極，氧化銀作正極，正極上氧化銀得電子和水反應生成銀和氫氧根離子，電極反應式為：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-．
故答案為：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-．
（2）電解過程中，陽極上氫氧根放電生成氧氣和水，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陰極上先是銅離子放電生成銅，當銅離子完全析出時，氫離子放電生成氫氣，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂（或4H₂O+4e^-=2H₂+4OH^-）．
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂（或4H₂O+4e^-=2H₂+4OH^-）．
（3）電解過程中，陽極上失電子，陰極上得電子，根據氧氣與轉移電子之間的關系式計算．
設轉移電子為X．
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
   4N_A    22.4L
   X     22.4L    
X=4N_A
故答案為4N_A．
（4）氫氧根離子失去4N_A 電子析出22.4L氧氣轉移電子，氫離子得到2N_A電子析出22.4L氫氣，所以銅離子得到2N_A
電子析出銅單質．
設銅單質的質量是y．
Cu²⁺+2e^-=Cu 
   2N_A  64g
   2N_A y
 y=64g．
故答案為64g．
（5）銅的質量是64g，其物質的量是1mol，則C（Cu²⁺）=

1mol

0.5L

=2mol/L，c（NO₃^-）=6mol?L^-1；設鉀離子的物質的量濃度為z，根據溶液呈電中性，溶液中陰陽離子所帶電量相等得，2C（Cu²⁺）+C（K+）=c（NO₃^-），所以
C（K+）=c（NO₃^-）-2C（Cu²⁺）=2mol/L．
故答案為：2 mol?L^-1 ．
（6）根據4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑知，生成22.4L氧氣需要氫氧根離子4mol，根據2H⁺+2e^-=H₂↑知，生成22.4L氫氣需要氫離子2mol，水電離出的氫離子和氫氧根離子個數相同，所以溶液中氫離子的物質的量是2mol，電解過程中溶液的體積減小，所以c（H⁺）＞

2mol

0.5L

=4mol/L．
故答案為＞．

點評：本題考查了電解原理和原電池原理，難度不大，注意電極反應式的書寫，為易錯點．