Question

【题目】如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极．
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加．回答问题：

（1）电源的N端为极；
（2）电极b上发生的电极反应式为；
（3）丙装置损失的质量为（该处保留两位有效数字）；电极b上生成的气体在标准状况下的体积为；
（4）电极c的质量变化是g；
（5）①若该直流电源为甲烷燃料电池，电解质溶液为KOH溶液．通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为 ．
②已知上述燃料电池中，每转移1mol电子，就有 112KJ的化学能转化为电能．写出常温下甲烷燃烧的热化学方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）正
（2）4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑
（3）4.49g；2.8L
（4）16g
（5）CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O；CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol
【解析】解：（1）该装置是电解池，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极是电解池阴极，则d电极是阳极，连接电解池阳极的N端电极是正极，所以答案是：正；（2）电解氢氧化钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；（3）l00g 10.00%的K2SO4溶液电解一段时间后K2SO4浓度变为 ，电解硫酸钾溶液实际上是电解的水，所以电解水的质量为100﹣ =4.49g，减少4.49g水即为0.25mol．由方程式2H2+O2═2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，则电极b上生成的气体在标准状况下的体积为 ×22.4L/mol=2.8L；所以答案是：4.49g；2.8L；（4）因为连接电解池阳极的N端电极是正极，则M为负极，所以c电极为析出铜，由（3）得整个反应中转化0.5mol电子，则电极c增加的质量= ×64g/mol=16g．所以答案是：16g；（5）①甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O，
所以答案是：CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O；
②每转移1mol电子，就有112KJ的化学能转化为电能，所以1mol甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放热112kJ×8=896kJ，
甲烷燃烧的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol．