Question

【题目】如下图设计的串联电池装置，R为变阻器，以调节电路电流。

（1）写出b、c电极的电极反应式：b______________，c_______________；

（2）写出f电极的电极反应式____________________，向此电极区域滴入酚酞的现象为：_____________；该电极区域水的电离平衡被____________（填“促进”、“抑制”或“无影响”）。

（3）闭合K一段时间后，丙装置的电解质溶液pH__________（填“变大”、“变小”或“不变”），原因是______________。

（4）电解一段时间后丙装置析出芒硝（Na2SO4·10H2O），若此时通入CH4的体积为22.4L（标准状况下），则向丙装置中加入______g H2O就可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。

Answer 1

【答案】O2+4H++4e-=2H2OCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2H++2e-=H2↑溶液变红促进不变硫酸钠为强酸强碱盐，用惰性电极电解，实质是电解水，所以pH不变72

【解析】

根据图示，甲乙装置为两个燃料电池串联，丙为电解硫酸钠的装置。甲乙装置中通入甲烷的电极为负极，即a、c为负极，通入氧气的为正极，即b、d为正极，则e为阳极，f为阴极。

(1)根据上述分析，b为正极，发生还原反应，电解质为硫酸，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，c电极为负极，发生氧化反应，电解质为氢氧化钾，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案为：O2+4H++4e-=2H2O；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)f电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，电解反应发生后，电极附近溶液显碱性，向此电极区域滴入酚酞，溶液变红色；氢离子浓度减小，该电极区域水的电离平衡受到促进，故答案为：2H++2e-=H2↑；溶液变红；促进；

(3)丙装置为电解硫酸钠溶液，相当于电解水，电解后电解质溶液pH不变，故答案为：不变；硫酸钠为强酸强碱盐，用惰性电极电解，实质是电解水，所以pH不变；

(4)CH4的体积为22.4L(标准状况下)，甲烷的物质的量为1mol，根据CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O可知，转移的电子为8mol，则丙装置中电解的水为4mol，质量为4mol×18g/mol=72g，因此需要加入72g水，可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度，故答案为：72。