Question

電化學(xué)原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用．請根據(jù)如圖回答問題：
（1）裝置Ⅰ中的X電極的名稱是

 

，Y電極的電極反應(yīng)式為

 

，工作一段時(shí)間后，電解液的PH將

 

（填“增大”、“減小”、“不變”）．
（2）若裝置Ⅱ中a、b均為Pt電極，W為飽和食鹽水（滴有幾滴酚酞），實(shí)驗(yàn)開始后，觀察到b電極周圍溶液變紅色，其原因是（用電極反應(yīng)式表示）

 

，a電極上有氣泡產(chǎn)生，該氣體的電子式為

 

，檢驗(yàn)該氣體的操作是

 

．
（3）若利用裝置Ⅱ進(jìn)行銅的精煉，則a電極的材料為

 

，工作一段時(shí)間后裝置Ⅱ電解液中c（Cu²⁺）將

 

（填“增大”、“減小”、“不變”）．
（4）若裝置Ⅱ中a為Ag棒，b為銅棒，W為AgNO₃溶液，工作一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)銅棒增重2.16g，則流經(jīng)電路的電子的物質(zhì)的量為

 

，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則消耗甲烷

 

mL（標(biāo)況下）．

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）裝置Ⅰ為甲烷燃料電池，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳能夠與KOH反應(yīng)，導(dǎo)致溶液pH減小，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氧根離子；
（2）根據(jù)圖知，Y是正極，b是陽極，用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)生成了氫氧根離子，溶液滴有酚酞的溶液顯示紅色；陽極上氯離子失去電子生成氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍(lán)色；
（3）銅的電解精煉中，粗銅接陽極，因?yàn)殛枠O上有比銅活潑的金屬放電，導(dǎo)致銅離子濃度減小；
（4）裝置為電鍍裝置，銅棒增重2.16g，為Ag的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算電子轉(zhuǎn)移；據(jù)電子守恒計(jì)算消耗甲烷氣體的體積．

解答： 解：（1）裝置Ⅰ為甲烷燃料電池，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳能夠與KOH反應(yīng)，導(dǎo)致溶液pH減小，在堿性環(huán)境中，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：負(fù)極；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；減��；
（2）電解飽和食鹽水得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉，其離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，b是陰極，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)電極附近生成氫氧化鈉，所以溶液堿性增強(qiáng)，酚酞試液遇堿變紅色，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，氯氣的電子式為，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，所以可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)生成氣體，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；；將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近a管口，若變藍(lán)，說明生成了氯氣；
（3）電鍍法精煉銅時(shí)，粗銅為陽極，精銅為陰極，所以陽極材料是粗銅；陽極上失電子變成離子進(jìn)入溶液，因作陽極的粗銅中的銅和比銅活潑的金屬都失去電子進(jìn)入溶液，陰極溶液中Cu²⁺得到電子沉積在陰極上，所以，為陽極a電極連接粗銅，電解一段時(shí)間后，溶液中銅離子濃度在減小，
故答案為：粗銅；減��；
（4）生成n（Ag）=

2.16g

108g/mol

=0.02mol，轉(zhuǎn)移電子0.02mol；據(jù)電極反應(yīng)式CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O可知，轉(zhuǎn)移0.02mol電子消耗甲烷

22.4L×0.02mol

8mol

=0.056L=56mL，故答案為：0.02mol；56．

點(diǎn)評：本題考查了燃料電池和電解池的相關(guān)知識，轉(zhuǎn)移電子守恒的應(yīng)用，題目難度中等．