Question

【題目】如下圖所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同（假設通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深。請回答：

（1）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質生成時，對應單質的物質的量之比為__________。

（2）現用丙裝置給銅件鍍銀，當乙中溶液的pH是13時（此時乙溶液體積為500mL），丙中鍍件上析出銀的質量為__________。

（3）Fe(OH)3膠體的制備有嚴格的要求，小明想向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液來制備Fe(OH)3膠體，結果很快就生成了紅褐色的沉淀。他測得溶液的pH=5，則此時溶液中c(Fe3＋)=__________mol/L。（己知Ksp[Fe(OH)3]=1×10－36）。

（4）若用甲烷燃料電池（電解質溶液為2L2mol/LKOH溶液）提供電源，持續通入甲烷，在標準狀況下，消耗甲烷的體積VL。當消耗CH4的體積在44.8＜V≤89.6時，此時電源中B極發生的電極反應為：__________。

Answer 1

【答案】（1）1∶2∶2∶2

（2）5.4g

（3）10-9

（4）CH4－8e－＋9CO32－＋3H2O=10HCO3－

【解析】

試題分析:氫氧化鐵膠體的膠粒帶正電，將直流電源接通后，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，說明Y極與電源的負極相連，Y為陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極，A是電源的正極，B是負極。
（1）C、D、E、F電極發生的電極反應分別為：4OH-═O2↑+2H2O+4e-、Cu2++2e-═Cu、2Cl-═Cl2↑+2e-、2H++2e-═H2↑，當各電極轉移電子均為1mol時，生成單質的量分別為：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以單質的物質的量之比為1：2：2：2。
（2）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，所以H應該是鍍件，當乙中溶液的pH是13時（此時乙溶液體積為500mL）時，根據電極反應2H++2e-═H2↑，則放電的氫離子的物質的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當轉移0.05mol電子時，丙中鍍件上析出銀的質量=108g/mol×0.05mol=5.4g。

（3）己知Ksp[Fe(OH)3]=1×10－36，pH=5的溶液c(H＋)=10-5mol/L，c(OH－)=1×10-14÷10-5=10-9mol/L，則c(Fe3＋)×（10-9）3=1×10－36，c(Fe3＋)=10-9mol/L。

（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，可能先后發生反應①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。當44.8 L＜V≤89.6 L時，2mol＜n（CH4）≤4mol，則2mol＜n（CO2）≤4mol，發生反應①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，則總反應式為：CH4 +2O2+K2CO3═2KHCO3+H2O，負極的電極反應式為CH4－8e－＋9CO32－＋3H2O=10HCO3－。