Question

【题目】按要求回答以下问题：

Ⅰ．认真观察下列装置，回答下列问题：

(1)装置B中PbO2上发生的电极反应方程式为________。连接装置B、C的U形管中装填含有琼脂的KCl饱和溶液，其作用是______。

(2)装置A中总反应的离子方程式为___________________。

(3)若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则X为_____，极板N的材料为_____。

(4)装置D中NaCl溶液的pH会__________。(填“增大”“减小”“不变”)

Ⅱ．为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。电池工作时正极反应式为____________。

Ⅲ．二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

(1)图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为____________。

(2)电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量___mol；请用方程式解释阴极区pH增大的原因：___________。

Answer 1

【答案】PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O 使装置B、C中的溶液连成通路，平衡电荷 Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ AgNO3 Ag 增大 O2+4e-=2O2- Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ 0.01 2H2O+2e-=H2↑+2OH-

【解析】

根据原电池工作原理和电解原理进行分析。

I.（1）装置B和装置C构成的是原电池，PbO2为正极，电解反应式为PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O，Pb为负极，电极反应式为Pb＋SO42－－2e－=PbSO4，盐桥的作用是使装置B和C构成闭合回路，平衡电荷；

（2）根据电解原理，Cu电极为阳极，Pt电极为阴极，阳极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，因此装置A总反应为Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑；

（3）根据电镀的原理，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，Cu材料上镀Ag，即Cu作阴极，Ag作阳极，AgNO3为电解质溶液，极板M为阴极，极板N为阳极，即X为AgNO3溶液，极板N为Ag；

（4）电解饱和食盐水的总反应是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，c(OH－)增大，溶液的pH增大；

II．根据题中信息，电解质在高温下传导O2－，因此正极反应式为O2＋4e－=2O2－；

III．（1）阳极上产生ClO2，根据电解原理，Cl－在阳极上放电，即电极反应式为Cl－＋2H2O－5e－=ClO2↑＋4H＋；

（2）根据电解原理，阴极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，产生H2的体积112mL，转移电子物质的量为112×10－3L÷22.4L/mol×2=0.01mol，因此通过阳离子的物质的量为0.01mol，根据阴极反应式，c(OH－)增大，pH增大。