Question

11．如圖所示，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(shè)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(zhì)生成時(shí)，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2．
（2）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)（此時(shí)乙溶液體積為500mL），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為5.4g．
（3）Fe（OH）₃膠體的制備有嚴(yán)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(jié)果很快就生成了紅褐色的沉淀．他測得溶液的pH=5，則此時(shí)溶液中c（Fe³⁺）=10^-9mol/L．（己知K_sp=1×10^-36）．
（4）若用甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為2L2mol/LKOH溶液）提供電源，持續(xù)通入甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗甲烷的體積VL．當(dāng)消耗CH₄的體積在44.8＜V≤89.6時(shí)，此時(shí)電源中B極發(fā)生的電極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O=10HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）C、D、E、F電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，結(jié)合電極反應(yīng)式根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)可計(jì)算生成的單質(zhì)的量；
（2）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，電鍍液含有鍍層金屬陽離子；根據(jù)乙中氫氧根離子的濃度計(jì)算其物質(zhì)的量，結(jié)構(gòu)電極反應(yīng)式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，各個(gè)電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的，據(jù)此計(jì)算丙中析出Ag的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量；
（3）Fe（OH）₃存在如下平衡：Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq），根據(jù)Fe（OH）₃的溶度積常數(shù)和氫氧根離子濃度計(jì)算鐵離子濃度計(jì)算；
（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，該裝置是燃料電池，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒得2mol＜n（CO₂）≤4mol，反應(yīng)生成碳酸氫鉀．

解答 解：（1）C、D、E、F電極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為：4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-、Cu²⁺+2e^-═Cu、2Cl^-═Cl₂↑+2e^-、2H⁺+2e^-═H₂↑，當(dāng)各電極轉(zhuǎn)移電子均為1mol時(shí)，生成單質(zhì)的量分別為：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2；
故答案為：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(yīng)該是鍍件，電鍍液含有鍍層金屬陽離子，故電鍍液為AgNO₃溶液；當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)，溶液的c（OH^-）=0.1mol•L^-1時(shí)，根據(jù)電極反應(yīng)2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.05mol電子時(shí)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案為：5.4g；
（3）Fe（OH）₃飽和溶液中，c（H⁺）=10^-5mol/L，F(xiàn)e（OH）₃?Fe³⁺+3OH^-生成的氫氧根：c（OH^-）=10^-9mol/L，根據(jù)Ksp=c（Fe³⁺）•c（OH^-）³=1×10^-36．解得c（Fe³⁺）=10^-9mol/L，故答案為：10^-9；
（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，該裝置是燃料電池，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，44.8L＜V≤89.6L時(shí)，根據(jù)原子守恒得2mol＜n（CO₂）≤4mol，反應(yīng)生成碳酸氫鉀，負(fù)極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O=10HCO₃^-，
故答案為：CH₄-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O=10HCO₃^-．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生有關(guān)電解池的工作原理知識，綜合性很強(qiáng)，難度較大，要求學(xué)生熟記教材知識，學(xué)以致用．