Question

（6分）某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題（甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量），當(dāng)閉合該裝置的電鍵K時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。當(dāng)乙池中C極質(zhì)量減輕10.8 g時(shí)，回答下列問題。

（1）寫出A極的電極方程式：                                               。
（2）甲池中B電極理論上消耗O₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為多少毫升?
（3）若丙池中溶液的體積為1000 mL，此時(shí)丙池中溶液的pH為多少？

Answer 1

解：（1）CH₃OH－6e^－＋8OH^－＝CO₃^2－＋6H₂O（2分）
（2）甲池中B電極理論上消耗O₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為56ml。
（3）丙池中溶液的pH為1
串聯(lián)裝置，所以電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等。
C極上的電極反應(yīng)為：Ag －  e^－ ＝   Ag⁺
108 g   1 mol
10.8 g    n(e^－)
n(e^－)＝＝0.1 mol （1分）
B電極上的電極反應(yīng)為：O₂ + 2H₂O + 4e^－＝4OH^－
1         4
n(O₂)      0.1 mol
n(O₂)＝＝0.025  mol
V(O₂)＝0.025 mol×22.4 L/mol＝0.56 L＝560 mL（1分）
（3）2Cu²⁺＋2H₂O＝2Cu＋O₂＋4H⁺ 
4H⁺———— 4e^－            
4 mol       4 mol
n(H⁺)       0.1 mol      
n(H⁺)＝＝0.1 mol（1分）
因1 L含n(H⁺)為0.1 mol，c(H⁺)＝0.1 mol/L
則：pH＝－lg c(H⁺)＝－lg10^-1＝1（1分）

解析試題分析：（1）甲池能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)為原電池，燃料電池中，燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O。
（2）C極上的電極反應(yīng)為：Ag-e^-═Ag⁺，B電極上的電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當(dāng)池中C極質(zhì)量減輕10.8g時(shí)，即轉(zhuǎn)移電子是0.1mol，此時(shí)甲池中B電極理論上消耗O₂的物質(zhì)的量是0.025mol，體積為0.025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL。
（3）當(dāng)池中C極質(zhì)量減輕10.8g時(shí)，即轉(zhuǎn)移電子是0.1mol，此時(shí)丙池中E電極反應(yīng)為2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺，所以生成的氫離子的物質(zhì)的量0.1mol，則氫離子的濃度為0.1mol/L，所以PH=1。
考點(diǎn)：本題考查原電池和電解池原理。