Question

10．如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：

若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的电极反应式是O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-
②乙中总反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+2 OH^-+H₂↑
③若乙中含有0.10mol•L^-1NaCl溶液400mL，当阳极产生的气体为560mL（标准状况下）时，溶液的pH=13（假设溶液体积变化忽略不计），转移电子的个数为3.612×10²² 或0.06N_A．

Answer 1

分析 ①甲为原电池装置，铁作负极，则石墨作正极，正极上氧气得电子；
②乙为电解装置，由电子流向可知石墨为阳极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；
③根据电解方程式结合阳极上产物的体积计算电子转移数目，根据氢气和氢氧根离子之间的关系式计算溶液中氢氧根离子浓度计算pH．

解答 解：①甲为原电池装置，石墨棒上氧气得电子发生还原反应，反应为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②乙为电解装置，由电子流向可知石墨为阳极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，则电解反应为2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
③电解氯化钠溶液，在阳极上发生反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.10mol•L^-1NaCl溶液400mL中含有氯离子是0.04mol，转移电子0.04mol，产生的氯气最多是0.02mol，产生氢氧根离子是0.04mol，阳极产生的气体为560mL即0.025mol（标准状况下）时，还会产生氧气0.005mol，4OH^--4e^-=O₂+2H₂O，转移电子0.02mol，所以氢氧根离子浓度$\frac{0.04}{0.4}$mol/L=0.1mol/L，所以pH=13，转移电子是0.06mol，个数是3.612×10²² 或0.06N_A，
故答案为：13；3.612×10²² 或0.06N_A．

点评 本题考查原电池与电解池的工作原理，明确离子放电顺序、电极反应式的书写即可解答，难度不大．