Question

9．如图所示的装置，将电路接通后，向（乙）中滴人酚酞溶液，在Fe极附近显红色．试回答下列问题：
（1）（甲）装置是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则b处通入的是O₂（填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）在（乙）装置中，石墨（C）电极上发生氧化（填“氧化”或“还原”） 反应；（乙）装置中总反应的离子方程式是：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
（3）如果（丙）装置中精铜电极的质量增加了6.4g，则（甲）装置中消耗的 CH₄的质量为0.4g，（乙）装置中，铁电极上产生的气体在标准状况下为2.24L．

Answer 1

分析 （1）电解饱和食盐水时，酚酞变红的极是阴极，阴极和电源负极相连，则在Fe极附近显红色，所以Fe是阴极，据此确定其他电极名称；
（2）C为阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气；电解饱和氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠溶液；
（3）乙装置中精铜电极的质量增加了6.4g，根据电极反应：Cu²⁺+2e^-=Cu，即生成6.4g即0.1mol铜，转移电子是0.2mol，根据电子守恒计算消耗的甲烷和生成的氢气．

解答 解：电解饱和食盐水时，酚酞变红的极是阴极，阴极和电源负极相连，则在Fe极附近显红色，所以Fe是阴极，C为阳极，a是负极、b是正极，粗铜是阳极，精铜是阴极
（1）（甲）装置是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），a是负极、b是正极，则b处通入的是氧气，a极通入的是甲烷，a处电极上发生的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案为：O₂；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）C为阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，发生氧化反应；电解饱和氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠溶液，电极离子方程式为：；
故答案为：氧化；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（3）乙装置中精铜电极的质量增加了6.4g，根据电极反应：Cu²⁺+2e^-=Cu，即生成6.4g即0.1mol铜，转移电子是0.2mol，铁电极是阴极，该极上产生氢气，2H⁺+2e^-=H₂↑，当转移0.2mol电子时，该极上产生的气体为0.1mol，在标准状况下体积为2.24L，甲烷失去电子，电极反应为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，消耗的 CH₄的物质的量为$\frac{0.2mol}{8}$=0.025mol，质量为0.025mol×16g/mol=0.4g；
故答案为：0.4g；2.24L．

点评 本题考查原电池和电解原理，明确电池反应中元素的化合价变化、发生的反应是解答的关键，注意放电顺序的应用及电子守恒，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．