Question

（6分）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题（甲、乙、丙三池中溶质足量），当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。当乙池中C极质量减轻10.8 g时，回答下列问题。

（1）写出A极的电极方程式：                                               。
（2）甲池中B电极理论上消耗O₂的体积（标准状况下）为多少毫升?
（3）若丙池中溶液的体积为1000 mL，此时丙池中溶液的pH为多少？

Answer 1

解：（1）CH₃OH－6e^－＋8OH^－＝CO₃^2－＋6H₂O（2分）
（2）甲池中B电极理论上消耗O₂的体积（标准状况下）为56ml。
（3）丙池中溶液的pH为1
串联装置，所以电子转移数目相等。
C极上的电极反应为：Ag －  e^－ ＝   Ag⁺
108 g   1 mol
10.8 g    n(e^－)
n(e^－)＝＝0.1 mol （1分）
B电极上的电极反应为：O₂ + 2H₂O + 4e^－＝4OH^－
1         4
n(O₂)      0.1 mol
n(O₂)＝＝0.025  mol
V(O₂)＝0.025 mol×22.4 L/mol＝0.56 L＝560 mL（1分）
（3）2Cu²⁺＋2H₂O＝2Cu＋O₂＋4H⁺ 
4H⁺———— 4e^－            
4 mol       4 mol
n(H⁺)       0.1 mol      
n(H⁺)＝＝0.1 mol（1分）
因1 L含n(H⁺)为0.1 mol，c(H⁺)＝0.1 mol/L
则：pH＝－lg c(H⁺)＝－lg10^-1＝1（1分）

解析试题分析：（1）甲池能自发进行氧化还原反应为原电池，燃料电池中，燃料失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O。
（2）C极上的电极反应为：Ag-e^-═Ag⁺，B电极上的电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，当池中C极质量减轻10.8g时，即转移电子是0.1mol，此时甲池中B电极理论上消耗O₂的物质的量是0.025mol，体积为0.025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL。
（3）当池中C极质量减轻10.8g时，即转移电子是0.1mol，此时丙池中E电极反应为2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺，所以生成的氢离子的物质的量0.1mol，则氢离子的浓度为0.1mol/L，所以PH=1。
考点：本题考查原电池和电解池原理。