Question

【題目】如圖是一個電化學原理的示意圖。已知甲池的總反應式為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。填寫下列空白：

(1)請寫出甲、乙兩池的名稱。甲電池是______，乙池是______。

(2)甲池中通入CH3OH的電極名稱是___，電極反應方程式為：______；乙池中B(石墨)電極的名稱是_______。

(3)電解過程中，乙池溶液pH的變化為_______（“升高”、“降低”或“不變”）。

(4)當乙池中A(Fe)極的質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2_____mL（標準狀況下）。

(5)若乙池中的AgNO3換成一定量CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 molCu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子數為___mol。（忽略溶液體積的變化）

Answer 1

【答案】原電池 電解池 負極 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 陽極 降低 280 0.4

【解析】

(1)甲池為燃料電池，屬于原電池，乙池為電解池；

(2)在燃料電池中通入燃料的電極為負極，通入O2的電極為正極，結合電解質溶液書寫電極反應式；

(3)根據電解池電極反應式，可得總反應方程式，根據其中的物質變化確定溶液的pH；

(4)先計算Ag的物質的量，利用同一閉合回路中電子轉移數目相同，計算O2的物質的量和體積；

(5)乙池中加入0.1 mol Cu(OH)2溶液恢復電解前的溶液的濃度和pH，相當于反應消耗了0.1 mol CuO、0.1 mol H2O，根據電解方程式，結合同一閉合回路中電子轉移數目相等計算反應過程中電子轉移的物質的量。

(1)根據裝置圖可知甲池是燃料電池，屬于原電池；乙池與原電池連接，屬于電解池；

(2)甲池中通入CH3OH的電極名稱是負極，由于電解質溶液為堿性，所以CH3OH失去電子變為CO32-，電極反應式為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；乙池中B(石墨)電極與原電池的正極連接，作電解池的陽極；

(3)電解過程中，在乙池中，陽極B(石墨)電極發生氧化反應，電解質溶液為AgNO3溶液，由于陰離子放電能力：OH->NO3-，所以陽極發生反應：4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰極上發生電極反應式：4Ag++4e-=4Ag，總反應方程式為4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，可見電解后溶液的酸性增強，溶液pH降低；

(4)在同一閉合回路中電子轉移數目相等，當乙池中A(Fe)極的質量增加5.40 g時，反應產生的Ag的物質的量為n(Ag)==0.05 mol，Ag是+1價的金屬，則反應過程中電子轉移的物質的量n(e-)= n(Ag)=0.05 mol，則甲池中理論上消耗O2的物質的量n(O2)= n(e-)=×0.05 mol=0.0125 mol，所以反應放出O2的體積V(O2)= 0.0125 mol×22.4 L/mol=0.28 L=280 mL。

(5)乙池加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH，發生如下電解：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O2H2↑+O2↑，Cu(OH)2從組成上可看成CuO、H2O，根據“析出什么加入什么”的原則知，析出的物質是氧化銅和水，CuO、H2O的物質的量都是0.1 mol，則陰極上析出氫氣和銅，生成0.1 mol銅轉移電子n(e-)=0.1 mol×2=0.2 mol；根據原子守恒知，生成0.1mol水需要0.1 mol氫氣，生成0.1 mol氫氣轉移電子n(e-)=0.1 mol×2=0.2 mol，所以電解過程中電子轉移總物質的量n(e-)總=0.2 mol +0.2 mol =0.4 mol。