Question

20．电化学原理在化学工业中有广泛的应用．请根据如图回答问题：
（1）装置Ⅰ中的X电极的名称是负极，Y电极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，工作一段时间后，电解液的PH将减小（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（2）若装置Ⅱ中a、b均为Pt电极，W为饱和食盐水（滴有几滴酚酞），实验开始后，观察到b电极周围溶液变红色，其原因是（用电极反应式表示）2H⁺+2e^-=H₂↑，a电极上有气泡产生，该气体的电子式为．
（3）若利用装置Ⅱ进行铜的精炼，则a电极的材料为粗铜，工作一段时间后装置Ⅱ电解液中c（Cu²⁺）将减小（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（4）若装置Ⅱ中a为Ag棒，b为铜棒，W为AgNO₃溶液，工作一段时间后发现铜棒增重2.16g，则流经电路的电子的物质的量为0.02mol．

Answer 1

分析 （1）装置Ⅰ为甲烷燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，生成二氧化碳能够与KOH反应，导致溶液pH减小，氧气在正极发生还原反应，生成氢氧根离子；
（2）根据图知，Y是正极，b是阳极，用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上氢离子放电生成氢气，同时生成了氢氧根离子，溶液滴有酚酞的溶液显示红色；
（3）铜的电解精炼中，粗铜接阳极，因为阳极上有比铜活泼的金属放电，导致铜离子浓度减小；
（4）装置为电镀装置，铜棒增重2.16g，为Ag的质量，据此计算电子转移．

解答 解：（1）装置Ⅰ为甲烷燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，生成二氧化碳能够与KOH反应，导致溶液pH减小，在碱性环境中，氧气在正极发生还原反应，生成氢氧根离子，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：负极；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；减小；
（2）电解饱和食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠，阴极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成氢氧化钠，所以溶液碱性增强，酚酞试液遇碱变红色，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，氯气的电子式为，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；；
（3）电镀法精炼铜时，粗铜为阳极，精铜为阴极，所以阳极材料是粗铜；阳极上失电子变成离子进入溶液，因作阳极的粗铜中的铜和比铜活泼的金属都失去电子进入溶液，阴极溶液中Cu2+得到电子沉积在阴极上，所以，为阳极a电极连接粗铜，电解一段时间后，溶液中铜离子浓度在减小，
故答案为：粗铜；减小；
（4）生成n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，转移电子0.02mol，故答案为：0.02mol．

点评 本题考查了燃料电池和电解池的相关知识，转移电子守恒的应用，题目难度中等．