Question

電化學(xué)原理在生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)回答下列問題：
（1）控制和治理CO₂、SO₂是解決溫室效應(yīng)、減少酸雨的有效途徑，有學(xué)者設(shè)想以如圖1所示裝置將它們轉(zhuǎn)化為重要化工原料．
①若A為CO₂，B為H₂，C為CH₃OH，生成1molCH₃OH轉(zhuǎn)移電子為

 

 mol．
②若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄，H⁺的移動(dòng)方向?yàn)閺?div id="vxdrddx" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

（填“左到右”或“右到左”），正極反應(yīng)式為

 

．
（2）某小組同學(xué)設(shè)想用如圖2裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀．
①X極與電源的

 

（填“正”或“負(fù)”）極相連，氫氣從

 

（選填“A”、“B”、“C”或“D”）口導(dǎo)出．
②若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，制得11.2L氫氣，則生成硫酸的質(zhì)量是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）原電池中負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)元素化合價(jià)變化確定正負(fù)極及其反應(yīng)以及轉(zhuǎn)移電子數(shù)和離子移動(dòng)方向；
（2）①根據(jù)加入的物質(zhì)知，X電極附近生成硫酸，Y電極附近生成氫氧化鉀，則X電極上氫氧根離子放電，Y電極上氫離子放電，所以X是陽極，Y是陰極，陽極與電源正極相連；陽極上生成氧氣，陰極上生成氫氣；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成硫酸的質(zhì)量．

解答： 解：（1）①A是二氧化碳，B是氫氣，二氧化碳中碳元素化合價(jià)是+4價(jià)，氫氣中氫元素化合價(jià)是0價(jià)，甲醇中碳元素化合價(jià)是-2價(jià)，氫元素化合價(jià)是+1價(jià)，負(fù)極上失電子化合價(jià)升高，所以A電極是正極，B電極是負(fù)極，正極上二氧化碳失電子和氫離子反應(yīng)生成甲醇和水，電極反應(yīng)式為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故生成1molCH₃OH轉(zhuǎn)移電子為6mol，故答案為：6；
②A為SO₂，S元素化合價(jià)是+4價(jià)，B為O₂，O元素化合價(jià)是0價(jià)，C為H₂SO₄，氧元素化合價(jià)是-2價(jià)，S元素化合價(jià)是+6計(jì)算，所以二氧化硫失電子，氧氣得電子，則A是負(fù)極，B是正極，溶液中的陽離子移向正極，負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸，電極反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，所以正極電池反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：左到右；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（2）①題圖中左邊加入含硫酸的水，右側(cè)加入含KOH的水，說明左邊制硫酸，右邊制備KOH溶液，氫氧根離子在陽極放電，同時(shí)電解后溶液呈酸性，氫離子在陰極放電，同時(shí)電解后溶液呈堿性，則X為陽極，Y為陰極，所以X連接電源正極；Y電極上氫離子放電生成氫氣，所以氫氣從C口導(dǎo)出，故答案為：正；C；
②n（H₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，根據(jù)2H⁺+2e^-═H₂↑知，得電子的物質(zhì)的量為1mol，得電子數(shù)為6.02×10²³，X極的反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，根據(jù)得失電子守恒知，生成H⁺的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)氫原子守恒得生成0.5mol H₂SO₄，m（H₂SO₄）=nM=0.5mol×98g/mol=49g，
故答案為：49g．故答案為：49g；6.02×10²³．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，正確推斷電解池陰陽極是解本題關(guān)鍵，根據(jù)加入水溶液的溶質(zhì)確定電極產(chǎn)物，結(jié)合電極產(chǎn)物確定陰陽極，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，難度中等．