Question

【题目】能源是人类生存和发展的重要支柱，化学在能源的开发与利用方面起着十分重要的作用。某学习小组按如下图所示装置探究化学能与电能的相互转化：

(1)甲池是_________装置，通入O2气体的电极上的反应式为______________。乙池中SO42-移向_____电极（填“石墨”或“Ag”）。

(2) 当甲池消耗标况下33.6L O2时，电解质KOH的物质的量变化_____mol,乙池若要恢复电解前的状态则需要加入__________(填所加物质的质量及化学式)。

(3) 丙池中发生的电解反应的离子方程式为______________。

Answer 1

【答案】原电池（或化学能转化为电能） O2 + 4e- +2H2O===4OH- 石墨 1.5 240gCuO（或372gCuCO3） 2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-

【解析】

（1）甲装置为燃料电池，O2在正极上得电子，碱性条件下生成氢氧根离子；乙池为电解池，阴离子移向阳极；
（2）甲装置为燃料，电池总反应为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O，据此计算电解质KOH的物质的量变化；乙中为电解硫酸铜溶液，根据电解的产物分析，根据“析出什么元素加入什么元素”的原则确定加入的物质；
（3）丙池为惰性电极电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，据此书写电解反应的离子方程式。

（1）由图可看出甲图为燃料电池装置，是原电池（或化学能转化为电能）；通入氧气的电极为正极，其电极反应式为：O2 + 4e- +2H2O===4OH-；乙图和丙图为电解池，与电池的正极相连的石墨为阳极，与电池的负极相连的Ag电极为阴极，则乙池中SO42－ 移向石墨极（阳极），故答案为：原电池（或化学能转化为电能）；O2 + 4e- +2H2O===4OH-；石墨；

（2）原电池正极反应式为：2O2+8e-+4H2O=8OH-，总反应为：CH4 +2O2+ 2OH-=CO32-+ 3H2O，当甲池消耗标况下33.6L（1.5mol）O2时，则消耗1.5mol KOH，转移6mol电子，则乙池生成3molCu和1.5molO2，根据原子守恒，若要恢复电解前的状态则需要加入氧化铜：3mol×80g/mol=240g，或碳酸铜：3mol×124g/mol=372g，故答案为：1.5；240gCuO（或372gCuCO3）；

（3）丙池中惰性电极电解氯化钠溶液，电解反应的离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-。