题目内容

7．如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和电解CuSO4溶液，其中乙装置中X为阳离子交换膜．

根据要求回答相关问题：
（1）通入氧气的电极为正极（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-．
（2）铁电极为阴极（填“阳极”或“阴极”），石墨电极（C）的电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑．
（3）反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区．（填“铁极”或“石墨极”）
（4）乙装置中电解的总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑
（5）若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，丙装置中阴极增重的质量为6.4g．

分析 （1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，投放氧化剂的电极是正极，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
（2）电解饱和氯化钠溶液时，连接原电池负极的电极是阴极，连接原电池正极的电极是阳极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，注意如果活泼电极作阳极，则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电；
（3）电解饱和氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，导致氢氧根离子浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性；
（4）乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液，据此写出电解总反应；
（5）串联电池中转移电子数相等，根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量．

解答 解：（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-+2H2O═4OH-；
故答案为：正极，O2+4e-+2H2O═4OH-；
（2）燃料电池相当于电源，乙装置有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑；
故答案为：阴极；2Cl--2e-═Cl2↑；
（3）乙装置中阴极是铁，阳极是碳，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区；
故答案为：铁极；
（4）乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电生成氢气，则电解总反应离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑；
故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑；
（5）丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量，根据串联电池中转移电子数相等得氧气和铜的关系式为：O2----2H2----2Cu，设生成铜的质量是y．
O2-------2Cu
22.4L     128g
1.12L       y
 y=6.4g；
 故答案为：6.4g．

点评 本题以原电池和电解池原理为载体考查了电极反应式的书写、物质的量的有关计算等知识点，注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，燃料相同，如果电解质溶液不同，电极反应式则不同，为易错点．

练习册系列答案
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17．图是现行元素周期表中前四周期的一部分，关于X、Y、Z、R的叙述正确的是（　　）
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18．用下列方法制取氢气，反应速率最大的是（　　）
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12．某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH，下列用来解释事实的方程式中不合理的是（已知：饱和NaClO溶液的pH约为11）（　　）
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19．有机化合物G常用作香料．合成G的一种路线如下：

已知以下信息：
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回答下列问题：
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B．质子数等于电子数的某微粒，可能是一种分子或一种原子
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A．16B．18C．19D．20

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