Question

9．如图是一个化学过程的示意图．请回答下列问题：
（1）甲池是原电池装置（填“原电池”或“电解池”），B（石墨）电极的名称 是阳极．
（2）写出电极反应式：
通入CH₄的电极CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；A（Fe）电极Ag⁺+e^-═Ag．
（3）甲池中反应的离子方程式为CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O．
（4）乙池中反应的化学方程式为4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（5）若乙池溶液体积为500mL，且忽略电解过程中溶液体积的变化，当乙池中 A极的质量增加5.40g时：
①甲池中理论上消耗O₂体积为280mL（标准状况下）；
②乙池中所得溶液的pH=1．

Answer 1

分析 （1）根据方程式及燃料电池的特点判断甲装置；根据甲装置判断乙装置；B（石墨）与原电池的正极相连；
（2）通入CH₄的电极是原电池的负极发生氧化反应；A（Fe）电极是电解池的阴极银离子发生还原反应；
（3）甲池中反应的离子方程式为CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O；
（4）乙池相当于惰性电极电解硝酸银溶液；
（5）①铁电极上析出银，A（Fe）极的质量增加5.40g时转移电子的物质的量=$\frac{5.40g}{108g/mol}$×1=0.05mol，根据串联电路中转移电子相等，得甲池中理论上消耗O₂体积=$\frac{0.05mol}{4}×22.4L/mol$=280mL；
②4HNO₃～转移4mol的电子，所以转移电子的物质的量为：0.05mol，所以生成硝酸的物质的量为0.05mol，根据c=$\frac{n}{V}$进行计算．

解答 解：（1）根据反应方程式知，甲装置是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池；乙有外加电源，所以是电解池，
B（石墨）与原电池的正极相连，所以电极的名称是阳极，故答案为：原电池；阳极；
（2）通入CH₄的电极是原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；A（Fe）电极是电解池的阴极银离子发生还原反应，电极反应式为：Ag⁺+e^-═Ag，故答案为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；Ag⁺+e^-═Ag；
（3）甲池中反应的离子方程式为CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，故答案为：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O；
（4）乙池相当于惰性电极电解硝酸银溶液，化学方程式为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（5）①铁电极上析出银，A（Fe）极的质量增加5.40g时转移电子的物质的量=$\frac{5.40g}{108g/mol}$×1=0.05mol，根据串联电路中转移电子相等，得甲池中理论上消耗O₂体积=$\frac{0.05mol}{4}×22.4L/mol$=280mL，故答案为：280mL；
②4HNO₃～转移4mol的电子，所以转移电子的物质的量为：0.05mol，所以生成硝酸的物质的量为0.05mol，c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，所以PH=1，故答案为：1．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，根据得失电子确定正负极、阴阳极，再结合各个电极上发生的反应来分析解答，注意守恒思想的运用，题目难度不大．