Question

【題目】如圖所示（乙裝置中X為陽離子交換膜，甲醚的結構簡式為CH3OCH3）
根據要求回答下列相關問題：
（1）寫出負極的電極反應： ．
（2）氫氧化鈉主要在（填“鐵極”或“石墨極”）區生成．
（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，則粗銅的電極反應為：、 ．
（4）反應一段時間，硫酸銅溶液的濃度將（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）若在標準狀況下有2.24L氧氣參加反應，丙裝置中陰極析出銅的質量為 ．
（6）若將丙裝置改成在標準狀況下，用石墨作電極電解體積為2L的CuSO4溶液，寫出電解CuSO4溶液時的離子反應方程式；當電解適當時間后斷開電源，發現只需補充22.2g固體Cu2（OH）2CO3即可使電解液恢復到原濃度與體積，則原CuSO4溶液的濃度是mol/L；若將丙設計成在鍍件上鍍銅的裝置，該如何改動，請用簡要的語言敘述： ．
（7）若將乙中的交換膜去掉，發現只有H2逸出，則試寫出乙池中發生的總反應： ．

Answer 1

【答案】
（1）CH3OCH3﹣12e﹣+16OH﹣═2CO32﹣+11H2O
（2）鐵極
（3）Zn﹣2e﹣=Zn2+； Cu﹣2e﹣=Cu2+
（4）減小
（5）12.8g
（6）2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+；0.1；將陽極粗銅改成純銅,將陰極純銅改成鍍件
（7）NaCl+H2O NaClO+H2↑
【解析】解：（1）甲裝置為燃料電池是將化學能轉變為電能的裝置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，負極上甲醚失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH3OCH3﹣12e﹣+16OH﹣═2CO32﹣+11H2O，

所以答案是：CH3OCH3﹣12e﹣+16OH﹣═2CO32﹣+11H2O；（2）乙裝置為電解氯化鈉裝置，鐵電極連接原電池的負極，為電解池的陰極，石墨為陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電，導致陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度溶液呈堿性，所以乙裝置中生成氫氧化鈉主要在鐵極區，所以答案是：鐵極；（3）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，陽極上不僅銅還有鋅、銀失電子進入溶液，陰極上析出銅離子，陽極電極方程式分別為Zn﹣2e﹣=Zn2+、Cu﹣2e﹣=Cu2+，所以答案是：Zn﹣2e﹣=Zn2+、Cu﹣2e﹣=Cu2+；（4）由（3）陽極電極方程式分別為Zn﹣2e﹣=Zn2+、Cu﹣2e﹣=Cu2+，根據轉移電子數相等知，陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅，所以丙裝置中反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將減小，

所以答案是：減小；（5）根據串聯電池中轉移電子數相等得氧氣和銅的關系式為：O2﹣﹣﹣﹣2Cu，設生成銅的質量是x，

O2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣	2Cu
22.4L	128g
2.24G	x

x=12.8g，

所以答案是：12.8 g；（6）用石墨作電極電解體積為2L的CuSO4溶液生成銅、氧氣和硫酸，離子方程式為：2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+，補充22.2gA即Cu2（OH）2CO3，其物質的量為0.1mol，即可使電解液恢復原濃度與體積，根據銅元素守恒可知，n[CuSO4]=0.2mol，所以則原溶液CuSO4的濃度是 =0.1molL﹣1；若將丙設計成在鍍件上鍍銅的裝置，則銅作陽極，鍍件作陰極，所以將陽極粗銅改成純銅，將陰極純銅改成鍍件即可，所以答案是：2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+；0.1；將陽極粗銅改成純銅，將陰極純銅改成鍍件；（7）若將乙中的交換膜去掉，發現只有H2逸出，則生成的氯氣與氫氧化鈉繼續反應生成氯化鈉和次氯酸鈉，總反應為：NaCl+H2O NaClO+H2↑，所以答案是：NaCl+H2O NaClO+H2↑．