Question

【题目】观察下列装置，回答下列问题：

(1)甲装置中通入乙醇的电极反应式为_______________________________________；

(2)用上图装置电解200 mL 1 mol/L CuSO4溶液一段时间，当甲池消耗了112 mL O2（标况下），此时乙装置中溶液的pH为______（忽略电解前后体积变化）。若要将该溶液完全恢复到电解前的浓度和pH，需要补充的物质是______，其物质的量为________。

(3)丙装置中总反应的离子方程式为___________________。

Answer 1

【答案】C2H5OH-12e-+16OH- =2CO32-+11H2O 1 CuO 0.01mol Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑

【解析】

(1)通入燃料乙醇的电极为负极，通入氧气的电极为正极；负极发生氧化反应，电极反应式要结合溶液的酸碱性书写；

(2)与正极连接的电极为阳极，阳极发生氧化反应；与电源负极连接的电极为阴极，阴极发生还原反应；整个闭合回路中电子转移数目相等，两个电极从溶液中析出的物质反应得到的物质就是使溶液复原需要加入的物质；根据电子转移数目计算反应后溶液中产生的n(H+)，结合c=、pH=-lgc(H+)计算溶液的pH；

(3)先判断溶液中阴、阳离子的放电顺序，书写出两个电极的电极反应，结合同一闭合回路中电子转移数目相等，将两个电极反应式进行叠加，就得到电解的总反应方程式，书写时要结合物质的溶解性及电解质的强弱，确定物质实际存在方式。

(1)根据装置图可知甲装置为原电池，乙、丙装置为电解池。其中甲装置中通入乙醇的电极为负极，乙醇失去电子，发生氧化反应，由于为碱性环境，所以乙醇被氧化产生的CO2与碱反应变为CO32-，电极反应式为C2H5OH-12e-+16OH- =2CO32-+11H2O；通入O2的电极为正极，正极上发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；

(2)n(O2)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，n(e-)=4n(O2)=4×0.005mol=0.02mol，电解方程式：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，根据方程式可知，每转移4mol电子，产生4molH+，则转移电子0.02mol，产生氢离子的物质的量为0.02mol，c(H+)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L，所以溶液的pH=1；通过电解方程式可知：两个电极一个出Cu，一个出O2，二者反应产生的物质CuO就是使溶液复原需加入的物质，n(CuO)=2n(O2)=2×0.005mol=0.01mol；

(3)在丙装置中用惰性电极电解MgCl2溶液，阳离子放电顺序：H+>Mg2+，所以阴极上H+放电，发生反应：2H++2e-=H2↑，阴离子放电顺序：Cl->OH-，在阳极上发生反应：2Cl- -2e-=Cl2↑，溶液中的Mg2+与阴极上产生的OH-结合形成Mg(OH)2沉淀，由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以总反应的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。