Question

（16分）（Ⅰ）某兴趣小组的同学用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)甲装置的名称是____________ (填“原电池”或“电解池”)。
(2) 写出电极反应式： Pt极______               _ ；当甲中产生0．1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为___________________；
(3)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色___________（填“变深”、“变浅”或“无变化”）。
（Ⅱ）燃料电池是燃料（如CO、H₂、CH₄等）跟O₂（或空气）反应，将化学能转化为电能的装置。对于以强碱为电解质的CH₄燃料电池，负极电极反应式为：                     
随着放电的进行，溶液的pH            （填“变大”“变小”或“不变”）
（Ⅲ）由Cu²⁺、Cl^-、Na⁺、SO₄^2-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液若干种，可选用铜电极、铂电极进行电解实验。
(1)要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，应以­­­­­______为阳极电解________    溶液，阳极电极反应式为____________________________   。
(2)以铂作阳极电解 ________     溶液时，溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，电解的总反应式为 __________________________                        。

Answer 1

（Ⅰ）（1）原电池 （1分） （2）2Cl^－- 2e^－＝ Cl₂↑（2分）  6.4g （2分）
（3）无变化（1分）
（Ⅱ）CH₄+10OH^－－8e=CO₃^2-+7H₂O （2分）   变小（1分）
（Ⅲ）(1) 铂（1分）  Na₂SO₄（1分）
4OH^-－4e^- = 2H₂O+O₂↑（2分）（写2H₂O-4e^- = O₂↑+4H⁺ 同样给分） 
(2)   NaCl（1分）    2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑（2分）
（没写“电解”或“通电”不给分）

（Ⅰ）（1）甲装置轴锌和稀硫酸可以发生置换反应，所以甲是原电池，乙是电解池。
（2）锌比铜活泼，所以锌是负极，铜是正极，则Pt是阳极，溶液中的氯离子在阳极失去电子，生成氯气，反应式为2Cl^－- 2e^－＝ Cl₂↑。甲中产生的气体是氢气，物质的量是0.1mol，转移电子是0.2mol，所以根据电子的得失守恒可知，乙中析出铜的物质的量是0.2mol÷2＝0.1mol，其质量为6.4g。
（3）都换成铜电极，则阳极铜失去电子，同时阴极铜离子又得到电子而析出，所以溶液的浓度是不变的，即溶液的颜色无变化。
（Ⅱ）甲烷在反应中失去电子，所以在负极通入。又因为溶液显碱性，所以负极电极反应式为CH₄+10OH^－－8e^－=CO₃^2-+7H₂O。氧气得到电子，在正极通入，电极反应式为2O₂＋8e^－＋4H₂O=8OH^－,所以总反应式为CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2－＋3H₂O，所以溶液的pH是减小的。
（Ⅲ）(1) )要使电解过程中溶质的组成和质量不变，则电解的是水，所以电解的是硫酸钠。阳极是OH^-放电，反应式为4OH^-－4e^- = 2H₂O+O₂↑。
（2）溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，所以电解的是氯化钠溶液，反应式为
2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。