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【题目】(1)用惰性电极电解下列溶液,写出电极反应式和总反应式以及溶液复原需加入的物质

①NaCl溶液

阴极:_________;阳极:_________;总反应式:_______________;溶液复原需加入的物质____________。

②CuSO4溶液

阴极:_________;阳极:______;总反应式:____________________________;溶液复原需加入的物质____________。

(2)写出下列原电池电极反应式和总反应式

①氢氧燃料电池(电解质是KOH溶液)

负极反应:______________________;

正极反应:__________________;

总反应:_____________。

②甲烷燃料电池。碱性介质(如KOH)

负极:____________;

正极:______________;

总反应式:_________。

【答案】2H++2e-=H2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 通HCl气体 2Cu2++4e-=2Cu 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ 加CuO或CuCO3固体 2H2-4e-+4OH-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+O2=2H2O CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 2O2+8e-+4H2O=8OH- CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O

【解析】

(1)①用惰性电极电解NaCl溶液时,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,所以阴极、阳极、电池反应式分别为2H++2e-=H2↑、2Cl--2e-=Cl2↑、2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,溶液复原需加入的物质是通HCl气体;

②用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上铜离子放电生成铜单质,所以阴极、阳极、电池反应式分别为2Cu2++4e-=2Cu、4OH--4e-=2H2O+O2↑、2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,溶液复原需加入的物质是加CuO或CuCO3固体;

(2)①氢氧燃料电池(电解质是KOH溶液)工作时,氢气失电子是还原剂,发生氧化反应;氧气得电子是氧化剂,发生还原反应。

负极上氢气失电子在碱性条件下生成水,发生的电极反应为: 2H2-4e-+4OH-=4H2O;

正极是O2得到电子生成水,发生的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-;

电极的总反应式为2H2+O2=2H2O;

②甲烷燃料电池。碱性介质(如KOH)工作时,负极上甲烷失电子在碱性条件下生成碳酸盐和水,反应的电极方程式为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;

正极上氧气得电子产生氢氧根离子,反应的电极方程式为:2O2+8e-+4H2O=8OH-;

电极总反应式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

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