Question

13．按要求完成下列各題
（1）精煉銅時(shí)，陰極材料是純銅，陰極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu，
（2）氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的總反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）MnO₂可作超級電容器材料．用惰性電極電解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其陽極的電極反應(yīng)式是Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺
（4）為提高甲醇燃料的利用率，科學(xué)家發(fā)明了一種燃料電池，電池的一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是摻入了Y₂O₃的ZrO₂晶體，在高溫下它能傳導(dǎo)O^2-離子．電池工作時(shí)正極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-．
若以該電池為電源，用石墨做電極電解100mL含有如下離子的液．

離子	Cu2+	H+	Cl-	SO$\stackrel{2-}{4}$
c/（mol•L-1）	1	4	4	1

電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時(shí)（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象），陽極上收集到氧氣的物質(zhì)的量為0.1mol．

Answer 1

分析 （1）精煉銅時(shí)，陰極材料是純銅，陰極為銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的總反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）錳離子在陽極失電子生成MnO₂；
（4）根據(jù)原電池原理，正極O₂得到電子生成負(fù)極O^2-；依據(jù)電解原理和溶液中離子放電順序，結(jié)合電子守恒和電極反應(yīng)計(jì)算得到；

解答 解：（1）精煉銅時(shí)，陰極材料是純銅，陰極為銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：純銅，Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的總反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）錳離子在陽極失電子生成MnO₂，反應(yīng)式為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（4）燃料電池，電池的一個(gè)電極通 入空氣，另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是摻入了 Y₂O₃的ZrO₂晶體，在高溫下它能傳導(dǎo)O^2-離子，根據(jù)原電池原理，正極O₂得到電子生成負(fù)極O^2-：O₂+4e^-=2O^2-，電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積（相詞條件）的氣體時(shí)（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象），100ml溶液中含有c（Cu²⁺）=1mol/L，c（H⁺）=4mol/L，c（Cl^-）=4mol/L，c（SO₄^2-）=1mol/L；
陽極氯氣和陰極氫氣相同，設(shè)陽極生成的氧氣物質(zhì)的量為x，陰極上也應(yīng)生成氫氣物質(zhì)的量x
陽極電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，
0.4mol 0.4mol 0.2mol 4x x
陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
0.1mol 0.2mol 0.1mol
2H⁺+2e^-=H₂↑； 2H⁺+2e^-=H₂↑；
0.4mol 0.4mol 0.2mol 2x x
依據(jù)電子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x
x=0.1mol
陽極上收集到氧氣的物質(zhì)的量0.1mol；
故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；0.1．

點(diǎn)評 本題考查了原電池和電解池原理的分析應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，掌握原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．