Question

【題目】如圖是一個(gè)化學(xué)過(guò)程的示意圖，回答下列問(wèn)題：

(1)甲池是___________裝置，電極B的名稱是___________。

(2)甲裝置中通入C3H8的電極反應(yīng)____________，丙裝置中D極的產(chǎn)物是___________(寫(xiě)化學(xué)式)。

(3)一段時(shí)間，當(dāng)乙池中產(chǎn)生112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，均勻攪拌丙池，所得溶液在25℃時(shí)的pH=__________。(已知：NaCl溶液足量，電解后溶液體積為200 mL)。

(4)若要使乙池恢復(fù)電解前的狀態(tài)，應(yīng)向乙池中加入__________(寫(xiě)物質(zhì)化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】原電池 陰極 C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O H2、NaOH 13 Ag2O

【解析】

(1)甲池為丙烷、氧氣形成的燃料電池；乙池中電極B與原電池的負(fù)極連接，作電解池的陰極；

(2)C3H8在負(fù)極上失電子，堿性條件下生成碳酸根；丙裝置中D極連接電源的負(fù)極，為陰極；

(3)電解AgNO3溶液，總反應(yīng)方程式為：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，根據(jù)n=計(jì)算O2的物質(zhì)的量，根據(jù)同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量相等，在丙池中：陰極上氫離子放電，陽(yáng)極上氯離子放電，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量，利用c=計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度，從而得出溶液的pH；

(4)根據(jù)電解的產(chǎn)物分析，根據(jù)“析出什么元素加入什么元素”的原則確定使乙池恢復(fù)電解前的狀態(tài)加入的物質(zhì)。

根據(jù)裝置圖可知甲池為原電池，通入燃料丙烷的電極為負(fù)極，通入O2的電極為正極，乙池、丙池與原電池連接，屬于電解池，其中乙池中A電極為陽(yáng)極，B電極為陰極，丙池中C電極為陽(yáng)極，D電極為陰極。

(1)甲池為原電池，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，乙池為電解池，其中B電極連接電源的負(fù)極，作陰極；

(2)燃料C3H8在負(fù)極上失電子，堿性條件下反應(yīng)生成CO32-，所以甲裝置中通入C3H8的電極反應(yīng)式為：C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O。丙裝置中C電極為陽(yáng)極，溶液中Cl-失去電子變?yōu)?/span>Cl2；D極為陰極，電極上水電離產(chǎn)生的H+放電生成H2，溶液中有OH-，所以D電極的產(chǎn)物是H2和NaOH；

(3)乙裝置中A(石墨)電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：4OH- -4e-=2H2O+O2↑，B(Ag)的電極為銀離子得電子，其電極反應(yīng)式為：Ag++e-=Ag。n(O2)==0.005 mol，根據(jù)電極反應(yīng)式可知：每反應(yīng)產(chǎn)生1 molO2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，則反應(yīng)產(chǎn)生0.005 mol電子時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e-)=4n(O2)=0.02 mol。丙池電解反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根據(jù)方程式可知：每反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 mol電子，反應(yīng)產(chǎn)生2 mol NaOH，由于在同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，所以轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時(shí)，丙池反應(yīng)產(chǎn)生NaOH的物質(zhì)的量n(NaOH)= n(e-)=0.02 mol，NaCl溶液足量，電解后溶液體積為200 mL，所以反應(yīng)后c(NaOH)==0.1 mol/L，c(H+)=mol/L=10-13 mol/L，所以溶液pH=13；

(4)對(duì)于乙池，總反應(yīng)方程式為：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，由于電解生成Ag和O2從溶液中分離出去，所以要使乙池恢復(fù)電解前的狀態(tài)，應(yīng)向乙池中加入二者的化合物，即加入Ag2O。