题目

某兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。A-|||-电键-|||-CH3OH- O2 A B C D-|||-电极一电极 C Ag Pt 一 Pt-|||-KOH溶液 AgNO3溶液 CuCl2溶液-|||-甲池乙池丙池请回答下列问题：（1）甲池为（填“原电池”“电解池”或“电镀池”），通入CH3OH电极的电极反应为。（2）乙池中A（石墨）电极的名称为（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”），总反应式为。（3）当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL（标准状况），丙池中极析出 g铜。（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将（填“增大”“减小”或“不变”）；丙中溶液的pH将（填“增大”“减小”或“不变”）。

某兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

（1）甲池为（填“原电池”“电解池”或“电镀池”），通入CH₃OH电极的电极反应为。

（2）乙池中A（石墨）电极的名称为（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”），总反应式为。

（3）当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O₂的体积为 mL（标准状况），丙池中极析出 g铜。

（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将（填“增大”“减小”或“不变”）；丙中溶液的pH将（填“增大”“减小”或“不变”）。

题目解答

答案

(1)原电池；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；

(2)阳极；4AgNO₃+2H₂O4Ag+O₂↑+4HNO₃；

(3)280；D；1.6；

(4)减小；增大。

解：(1)甲池为原电池，燃料在负极失电子发生氧化还原反应在碱溶液中生成碳酸盐，甲池中通入CH₃OH电极的电极反应为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；

(2)乙池是电解池，A为阳极，B为阴极，电池中是电解硝酸银溶液生成银，硝酸和氧气，电池反应为：4AgNO₃+2H₂O4Ag+O₂↑+4HNO₃；

(3)当乙池中B极质量增加5.4g为Ag，物质的量==0.05mol，依据电子守恒计算4Ag～O₂～4e^-，甲池中理论上消耗O₂的体积=mol×22.4L/mol=0.28L=280ml；丙为电解池C为阳极，D为阴极，电解氯化铜溶液铜离子在阴极得到电子析出铜，结合电子守恒计算2Ag～Cu～2e-，析出铜质量=×64g/mol=1.6g；

(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应，反应消耗氢氧根离子，则pH减小，丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠，所以溶液的pH增大。

解析

步骤 1：确定甲池的类型
甲池中，CH_3OH和O_2在KOH溶液中发生反应，产生电流，因此甲池为原电池。CH_3OH在负极失去电子，生成CO_3^{2-}和H_2O，电极反应为：CH_3OH-6e^{-}+8OH^{-}═CO_3^{2-}+6H_2O。
步骤 2：确定乙池中A电极的名称及总反应式
乙池中，A电极连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，生成O_2。总反应式为：4AgNO_3+2H_2O通电=4Ag+O_2↑+4HNO_3。
步骤 3：计算甲池中消耗O_2的体积及丙池中析出铜的质量
当乙池中B极质量增加5.40g时，即生成了0.05mol的Ag。根据电子守恒，甲池中消耗O_2的体积为0.28L，即280mL。丙池中，D电极连接电源的负极，为阴极，发生还原反应，析出Cu。根据电子守恒，析出Cu的质量为1.6g。
步骤 4：分析丙池溶液换成NaCl溶液后，甲池和丙池溶液pH的变化
若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将减小，因为甲池中消耗了OH^{-}。丙中溶液的pH将增大，因为丙池中生成了OH^{-}。