Question

【題目】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質量增加2.16g。試回答下列問題：

（1）電源中X電極為直流電源的________極。

（2）A中發生反應的離子方程式為________。

（3）B中開始電解一段時間后，溶液的pH如何變化_______（填：變大、變小或不變），若要使溶液恢復原狀，可向溶液中加入適量的__________。

（4）寫出以下電極反應式

①C中的Ag電極___________________．

②B中的陽極______________________．

（5）通電5min時，B中共收集224mL（標準狀況下）氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為（設電解前后溶液體積無變化）__________。

（6）若電解中的直流電源為甲烷燃料電池（KOH為電解質），則電池的負極反應式為________。

Answer 1

【答案】負 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 變小 CuO或CuCO3 Ag﹣e﹣═Ag+ 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑ 0.025mol/L CH4﹣8e﹣+10OH-=CO32-+7H2O

【解析】

由銅電極的質量增加，則Cu電極為陰極，從左到右六個電極名稱分別是陰極、陽極、陰極、陽極、陰極、陽極，屬于三個串聯的電解池，根據電解池原理進一步分析解答。

（1）三個裝置是串聯的電解池。C裝置中電解AgNO3溶液時，Ag+在陰極發生還原反應變為Ag，所以質量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極，

故答案為：負；

（2）A中發生的反應為電解氯化鉀溶液，離子方程式為：

2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，

故答案為：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；

（3）B中陽極反應為：4OH--4e-=O2↑+2H2O，陰極反應為：Cu2++2e-=Cu，所以溶液的pH變小，從溶液中析出銅和氧氣，所以若要使溶液恢復原狀，可向溶液中加入適量的CuO或CuCO3，

故答案為：變小，CuO或CuCO3；

（4）①C中的Ag電極作陽極，電極反應為：Ag﹣e﹣═Ag+，

②B中的陽極電極反應為：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，

故答案為：Ag﹣e﹣═Ag+； 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；

（5）C中陰極反應為Ag++e-═Ag，n（Ag）==0.02mol，則轉移電子物質的量為0.02mol；B中陽極反應為4OH--4e-═2H2O+O2↑，則轉移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，則在陰極也生成112mL氣體，由2H++2e-═H2↑，則氫氣的物質的量為0.005mol，該反應轉移的電子為0.01mol，則Cu2++2e-═Cu中轉移0.01mol電子，所以Cu2+的物質的量為0.005mol，通電前c（CuSO4）==0.025 molL-1，

故答案為：0.025 molL-1；

（6）甲烷燃料電池中甲烷作負極，電解質為氫氧化鉀，則生成碳酸根，負極反應式為：CH4﹣8e﹣+10OH-=CO32-+7H2O，

故答案為：CH4﹣8e﹣+10OH-=CO32-+7H2O。