题目内容

【题目】如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和电解CuSO4溶液,其中乙装置中X为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题:

1)通入氧气的电极为___(正极负极”),负极的电极反应式为___

2)铁电极为___(阳极阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为___

3)乙装置中电解的总反应的离子方程式为___

4)若在标准状况下,有1.12L氧气参加反应,丙装置中阴极增重的质量为___

【答案】正极 H2-2e-+2OH-=2H2O 阴极 2Cl--2e-=Cl2 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- 6.4g

【解析】

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,通入燃料的电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,据此分析解答;

(2)电解饱和氯化钠溶液时,连接原电池负极的电极是阴极,连接原电池正极的电极是阳极,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,注意如果活泼电极作阳极,则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电;

(3)乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液,据此写出电解总反应;

(4)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量,串联电池中转移电子数相等,根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量。

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,通入燃料的电极是负极,通入空气或氧气的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上氢气失电子结合溶液中的氢氧根离子生成水,电极反应式为:H2-2e-+2OH-=2H2O,故答案为:正极,H2-2e-+2OH-=2H2O

(2)燃料电池相当于电源,乙装置有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2,故答案为:阴极;2Cl--2e-═Cl2

(3)乙装置是阳极为惰性电极的电解饱和氯化钠溶液电解池,阳极氯离子放电生成氯气,阴极水电离出的氢离子放电生成氢气,则电解总反应离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2,故答案为:2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2

(4)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量,根据串联电池中转移电子数相等得氧气和铜的关系式为:O22H22Cu,设生成铜的质量是y

O2~~~2Cu

22.4L 128g

1.12L y

=,解得:y=6.4g,故答案为:6.4g

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