Question

【題目】如圖所示的裝置中，甲池的總反應式為：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。試回答下列問題：

(1)圖中甲池通入O2極的電極反應式為____，通入CH3OH電極的電極反應式為______ 。

(2)若丙池中為飽和的MgCl2溶液，丙池中反應的離子方程式為__________。

(3)若c極的Pt電極換為Fe鹽溶液為飽和食鹽水，丙池中主要反應的離子方程式為___。

(4)若丙池裝有1L 0.2 mol·L－1 CuSO4溶液，剛開始時，電極c的電極反應式為_______；電解一段時間后，向電解后的溶液中加入0.2mol堿式碳酸銅可使丙池恢復到原來的狀態，則電路中轉移電子的物質的量為___________。

Answer 1

【答案】3O2＋6H2O+12e－=12OH－ 2CH3OH＋16OH－－12e－＝2CO32－＋12H2O Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ 4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑或2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑ 0.6 mol

【解析】

(1)甲池為燃料電池，乙池為電解池，據此分析；

（2）電解飽和的氯化鎂溶液，在陽極是氯離子失電子被氧化，陰極是氫離子得電子被還原；

（3）鐵電極與電源正極相連作陽極，鐵是活性電極，電極本身失電子被氧化，陰極是氫離子得電子被還原；

（4）電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實際上電解硫酸銅溶液分兩個階段：

第一階段2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4，

第二階段：2H2O2H2↑+O2↑

將堿式碳酸銅化學式改變為2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3就相當于加入0.2molCuO和0.1mol水，據此分析。

（1）甲池是燃料電池，通入氧氣的為電源的正極，發生還原反應，電解質是堿溶液，所以電極反應式是：3O2＋6H2O+12e－=12OH－；甲醇是可燃物，作還原劑，失電子被氧化，所以電極反應式是：2CH3OH＋16OH－－12e－＝2CO32－＋12H2O；

故答案為：3O2＋6H2O+12e－=12OH－；2CH3OH＋16OH－－12e－＝2CO32－＋12H2O；

（2）電解飽和的氯化鎂溶液，在陽極是氯離子失電子被氧化，陰極是氫離子得電子被還原，電離總反應式是：Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑；

故答案為：Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑

（3）鐵電極與電源正極相連作陽極，鐵是活性電極，電極本身失電子被氧化，陰極是氫離子得電子被還原，氫離子來自水的電離，使氫氧根離子濃度增大，故丙池的電離方程式是：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑；

故答案為：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑

（4）電解硫酸銅溶液，陽極是水電離的氫氧根離子失去電子被氧化，即電極c的電極反應式為4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑或2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑；

第一階段：根據銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，轉移電子的物質的量=0.2mol×2=0.4mol；

第二階段：電解生成0.1mol水轉移電子的物質的量=0.1mol×2=0.2mol，

所以解過程中共轉移的電子數為0.4mol+0.2mol=0.6mol；

p>故答案為：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑或2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑；0.6mol。