Question

5．如图是一个化学过程的示意图．已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH$?_{充电}^{放电}$2K₂CO₃+6H₂O
（1）请回答，图中甲池的名称是原电池装置．
（2）写出电极反应式：通入O₂的电极的电极反应式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
A（Fe）电极的电极反应式为4Ag⁺+4e^-=4Ag．
（3）乙池中反应的化学方程式为4AgNO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，乙池溶液的pH为1（体积为500mL）；甲池中理论上消耗O₂280mL（标准状况下）．

Answer 1

分析 （1）根据方程式及燃料电池的特点判断甲装置；
（2）先判断原电池、电解池的电极名称，再写出相应的电极反应式；
（4）根据离子放电顺序写出相应的电解反应方程式；
（5）阴极的质量增加5.40g是银，根据得失电子数相等，计算阳极上反应的氢氧根离子的物质的量，再计算pH；先根据得失电子数相等找出银与氧气的关系式，然后计算．

解答 解：（1）根据反应方程式知，甲装置是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池；故答案为：原电池；
（2）根据2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O知，CH₃OH发生氧化反应，所以该电极是负极，O₂ 得电子和水反应生成氢氧根离子，发生还原反应，所以该电极是正极；石墨与原电池的正极相连，所以石墨电极是阳极该电极上发生氧化反应，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；铁电极是阴极，该电极上银离子得电子发生还原反应，电极反应为：4Ag⁺+4e^-=4Ag；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；4Ag⁺+4e^-=4Ag；
（3）乙池中离子放电顺序为：阳离子 Ag⁺＞H⁺，阴离子OH^-＞NO₃ ^-，阴极电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；阳极电极反应为：4Ag⁺+4e^-=4Ag；依据电子守恒和电解的实质写出化学方程式：4AgNO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃
故答案为：4AgNO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）阴极的质量增加5.40g银，物质的量为0.05mol，转移电子0.05mol，则阳极上反应的氢氧根离子物质的量为0.05mol，生成氢离子为0.05mol，氢离子浓度为$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，pH=1；乙池中A（Fe）极是阴极，阴极的质量增加5.40g是银，根据得失电子数相等，氧气与银的关系式为：
O₂--------4Ag
22.4L （ 4×108 ）g
280mL     5.40g
故答案为：1；280．

点评 本题考查了原电池、电解池的判断方法，工作原理的应用，主要是电池判断，电极判断，具体有以下几点：
1、若无外加电源，可能是原电池，然后再根据原电池的形成条件判定；
2、若有外接电源，两电极插入电解质溶液中，可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同时，则为电镀池；
3、若无明显外接电源的串联电路，则利用题中信息找出能自发进行氧化还原反应的装置为原电池．