Question

13．如图是一种化学能与电能相互转化的装置．已知：
①甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O
②甲池中盛有200mL 0.2mol/L的氢氧化钾溶液，两电极均为铂电极．
请回答下列问题：
（1）甲池是原电池装置，通入O₂的电极上的电极反应式是O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
（2）乙池是电解池装置，铁电极上的电极反应式是Ag⁺+e^-=Ag．乙池中反应的化学方程式为4AgNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（3）当乙池中铁电极的质量增加9.72g时，则甲池溶液中的OH?的物质的量浓度为0.05 mol/L．（设甲中溶液的体积没有变化）

Answer 1

分析 （1）根据甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，则甲装置是一个燃料电池；
（2）乙有外加的甲燃料电池作电源，所以是电解池，铁与原电池的负极相连，铁是阴极，则乙池是电解硝酸银溶液；
（3）电解硝酸银溶液时，银离子得电子生成银、水失电子生成氧气和氢离子，据电子得失守恒，列出关系式计算求解．

解答 解：（1）根据甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，则甲装置是一个燃料电池是原电池，通入O₂的电极是正极，发生还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：原电池；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）乙有外加的甲燃料电池作电源，所以是电解池，铁与原电池的负极相连，铁是阴极，电解质溶液中银离子放电生成单质银，电极反应式为：Ag⁺+e^-=Ag，则乙池是电解硝酸银溶液，反应的化学方程式为4AgNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案为：电解池；Ag⁺+e^-=Ag；4AgNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（3）由乙池中铁电极的电极反应Ag⁺+e^-=Ag和甲池电极反应式是2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，在转移电子相等的情况下，得到12Ag～～～4OH^-，铁电极生成银的质量为9.72g，物质的量为：$\frac{9.72g}{108g/mol}$=0.09mol，所以甲池溶液中的消耗OH^?的物质的量为0.09mol×$\frac{4}{12}$=0.03mol，所以甲池溶液中的OH^?的物质的量浓度为=$\frac{0.2×0.2-0.03}{0.2}$=0.05 mol/L，故答案为：0.05 mol/L．

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，涉及的计算要根据电子转移的情况下列出相应的关系式这是关键．