题目内容
【题目】甲烷燃料电池体积小巧、燃料使用便利、洁净环保、理论能量比高,用甲烷燃料电池为下图电解装置供电,工作一段时间后,A池中左右试管收集到的气体体积比为2:1,则:
(1)电解一段时间后,甲烷燃料电池中溶液的pH_________。(填“增大、减小或不变”)
(2)甲烷燃料电池中导线A与电解池中的_________(填M或N)导线连接
(3)B池中一段时间后实验现象______________________________________________。
(4)相同条件下,电解质足量的A、B、C、D池中生成气体的总体积由大到小的顺序为_______。
(5)D池电解一段时间后,若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入________。
【答案】减小 M 铁电极周围有气泡产生,铜电极溶解,电解质溶液逐渐变蓝色 C>A>B>D Ag2O或Ag2CO3
【解析】
(1)甲烷燃料电池中发生的电池反应为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,由此可得出溶液的pH变化。
(2) A池中左右试管收集到的气体体积比为2:1,则左边试管内的Pt电极为阴极,与它相连的为电源的负极,甲烷燃料电池中导线A为负极,应与阴极相连,由此得出与电解池中的导线的连接方式。
(3)B池中,Fe电极为阴极,发生反应为4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;Cu电极为阳极,发生反应为2Cu-4e-=2Cu2+,由此可得出一段时间后实验现象。
(4)A池中电极反应为:阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;B池,阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑,阳极2Cu-4e-=2Cu2+;C池:阳极4Cl--4e-=2Cl2↑,阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;D池:阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极4Ag++4e-=4Ag。假设线路中通过的电子为4mol,则相同条件下,电解质足量的A、B、C、D池中生成气体的总物质的量分别为3mol、2mol、4mol、1mol,由此得出生成气体的总体积由大到小的顺序。
(5)D池电解一段时间后,阳极生成O2,阴极生成Ag,将两电极产物进行反应,然后放入电解质溶液中,就可恢复到电解前的状态。
(1)电解一段时间后,甲烷燃料电池中发生的电池反应为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,从电池反应可以看出,甲烷燃烧过程中需要消耗KOH,则溶液的pH减小。答案为:减小;
(2) A池中左右试管收集到的气体体积比为2:1,则左边试管内的Pt电极为阴极,与它相连的为电源的负极,甲烷燃料电池中导线A为负极,应与阴极相连,由此得出导线A与电解池中的M导线连接。答案为:M;
(3)B池中,Fe电极为阴极,发生反应为4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;Cu电极为阳极,发生反应为2Cu-4e-=2Cu2+,由此可得出一段时间后实验现象为铁电极周围有气泡产生,铜电极溶解,电解质溶液逐渐变蓝色。答案为:铁电极周围有气泡产生,铜电极溶解,电解质溶液逐渐变蓝色;
(4)A池中电极反应为:阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;B池,阳极2Cu-4e-=2Cu2+,阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;C池:阳极4Cl--4e-=2Cl2↑,阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑;D池:阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极4Ag++4e-=4Ag。假设线路中通过的电子为4mol,则相同条件下,电解质足量的A、B、C、D池中生成气体的总物质的量分别为3mol、2mol、4mol、1mol,由此得出生成气体的总体积由大到小的顺序为C>A>B>D。答案为:C>A>B>D;
(5)D池电解一段时间后,阳极生成O2,阴极生成Ag,若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入Ag2O或Ag2CO3。答案为:Ag2O或Ag2CO3。
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