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【題目】如圖所示,某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和電解CuSO4溶液,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。

根據(jù)要求回答相關問題:

1)通入氧氣的電極為___(正極負極”),負極的電極反應式為___

2)鐵電極為___(陽極陰極”),石墨電極(C)的電極反應式為___。

3)乙裝置中電解的總反應的離子方程式為___。

4)若在標準狀況下,有1.12L氧氣參加反應,丙裝置中陰極增重的質量為___。

【答案】正極 H2-2e-+2OH-=2H2O 陰極 2Cl--2e-=Cl2 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- 6.4g

【解析】

(1)燃料電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置,屬于原電池,通入燃料的電極是負極,負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應,據(jù)此分析解答;

(2)電解飽和氯化鈉溶液時,連接原電池負極的電極是陰極,連接原電池正極的電極是陽極,陽極上氯離子放電,陰極上氫離子放電,注意如果活潑電極作陽極,則陽極上電極材料放電而不是溶液中陰離子放電;

(3)乙裝置陽極為惰性電極電解飽和氯化鈉溶液,據(jù)此寫出電解總反應;

(4)丙裝置中陰極增重的質量為析出銅的質量,串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等,根據(jù)轉移電子數(shù)相等計算丙裝置中陰極析出銅的質量。

(1)燃料電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置,屬于原電池,通入燃料的電極是負極,通入空氣或氧氣的電極是正極,所以通入氧氣的電極是正極,負極上氫氣失電子結合溶液中的氫氧根離子生成水,電極反應式為:H2-2e-+2OH-=2H2O,故答案為:正極,H2-2e-+2OH-=2H2O

(2)燃料電池相當于電源,乙裝置有外接電源屬于電解池,鐵電極連接原電池的負極,所以是陰極,則石墨電極是陽極,陽極上氯離子放電生成氯氣,電極反應式為:2Cl--2e-═Cl2,故答案為:陰極;2Cl--2e-═Cl2;

(3)乙裝置是陽極為惰性電極的電解飽和氯化鈉溶液電解池,陽極氯離子放電生成氯氣,陰極水電離出的氫離子放電生成氫氣,則電解總反應離子方程式為2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2,故答案為:2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2;

(4)丙裝置中陰極增重的質量為析出銅的質量,根據(jù)串聯(lián)電池中轉移電子數(shù)相等得氧氣和銅的關系式為:O22H22Cu,設生成銅的質量是y,

O2~~~2Cu

22.4L 128g

1.12L y

=,解得:y=6.4g,故答案為:6.4g。

練習冊系列答案
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操作

現(xiàn)象

結論

A

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溶液呈深棕黃色

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B

向試管①中滴加20.1molL-1 KSCN溶液

溶液顯紅色

FeCl3KI反應具有可逆性

C

向試管②中加入1mLCCl4,充分振蕩,靜置

溶液分層,上層為淺棕黃色,下層為紫色

上層溶液為淺棕黃色,證明有Fe3+剩余

D

取試管②的上層液體置于試管③中,滴加0.1molL-1 KSCN溶液

溶液顯淺紅色

試管③中紅色比試管①中淺,是平衡移動的結果

A.AB.BC.CD.D

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