Question

【題目】能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱，化學(xué)在能源的開發(fā)與利用方面起著十分重要的作用。某學(xué)習(xí)小組按如下圖所示裝置探究化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化：

(1)甲池是_________裝置，通入O2氣體的電極上的反應(yīng)式為______________。乙池中SO42-移向_____電極（填“石墨”或“Ag”）。

(2) 當(dāng)甲池消耗標(biāo)況下33.6L O2時(shí)，電解質(zhì)KOH的物質(zhì)的量變化_____mol,乙池若要恢復(fù)電解前的狀態(tài)則需要加入__________(填所加物質(zhì)的質(zhì)量及化學(xué)式)。

(3) 丙池中發(fā)生的電解反應(yīng)的離子方程式為______________。

Answer 1

【答案】原電池（或化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能） O2 + 4e- +2H2O===4OH- 石墨 1.5 240gCuO（或372gCuCO3） 2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-

【解析】

（1）甲裝置為燃料電池，O2在正極上得電子，堿性條件下生成氫氧根離子；乙池為電解池，陰離子移向陽極；
（2）甲裝置為燃料，電池總反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O，據(jù)此計(jì)算電解質(zhì)KOH的物質(zhì)的量變化；乙中為電解硫酸銅溶液，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”的原則確定加入的物質(zhì)；
（3）丙池為惰性電極電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，據(jù)此書寫電解反應(yīng)的離子方程式。

（1）由圖可看出甲圖為燃料電池裝置，是原電池（或化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）；通入氧氣的電極為正極，其電極反應(yīng)式為：O2 + 4e- +2H2O===4OH-；乙圖和丙圖為電解池，與電池的正極相連的石墨為陽極，與電池的負(fù)極相連的Ag電極為陰極，則乙池中SO42－ 移向石墨極（陽極），故答案為：原電池（或化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）；O2 + 4e- +2H2O===4OH-；石墨；

（2）原電池正極反應(yīng)式為：2O2+8e-+4H2O=8OH-，總反應(yīng)為：CH4 +2O2+ 2OH-=CO32-+ 3H2O，當(dāng)甲池消耗標(biāo)況下33.6L（1.5mol）O2時(shí)，則消耗1.5mol KOH，轉(zhuǎn)移6mol電子，則乙池生成3molCu和1.5molO2，根據(jù)原子守恒，若要恢復(fù)電解前的狀態(tài)則需要加入氧化銅：3mol×80g/mol=240g，或碳酸銅：3mol×124g/mol=372g，故答案為：1.5；240gCuO（或372gCuCO3）；

（3）丙池中惰性電極電解氯化鈉溶液，電解反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-。