Question

【题目】如图是一个化学过程的示意图，回答下列问题：

(1)甲池是___________装置，电极B的名称是___________。

(2)甲装置中通入C3H8的电极反应____________，丙装置中D极的产物是___________(写化学式)。

(3)一段时间，当乙池中产生112 mL(标准状况下)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25℃时的pH=__________。(已知：NaCl溶液足量，电解后溶液体积为200 mL)。

(4)若要使乙池恢复电解前的状态，应向乙池中加入__________(写物质化学式)。

Answer 1

【答案】原电池 阴极 C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O H2、NaOH 13 Ag2O

【解析】

(1)甲池为丙烷、氧气形成的燃料电池；乙池中电极B与原电池的负极连接，作电解池的阴极；

(2)C3H8在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根；丙装置中D极连接电源的负极，为阴极；

(3)电解AgNO3溶液，总反应方程式为：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，根据n=计算O2的物质的量，根据同一闭合回路中电子转移的物质的量相等，在丙池中：阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，根据电子转移数目相等计算氢氧化钠的物质的量，利用c=计算氢氧化钠的物质的量浓度，从而得出溶液的pH；

(4)根据电解的产物分析，根据“析出什么元素加入什么元素”的原则确定使乙池恢复电解前的状态加入的物质。

根据装置图可知甲池为原电池，通入燃料丙烷的电极为负极，通入O2的电极为正极，乙池、丙池与原电池连接，属于电解池，其中乙池中A电极为阳极，B电极为阴极，丙池中C电极为阳极，D电极为阴极。

(1)甲池为原电池，是化学能转化为电能的装置，乙池为电解池，其中B电极连接电源的负极，作阴极；

(2)燃料C3H8在负极上失电子，碱性条件下反应生成CO32-，所以甲装置中通入C3H8的电极反应式为：C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O。丙装置中C电极为阳极，溶液中Cl-失去电子变为Cl2；D极为阴极，电极上水电离产生的H+放电生成H2，溶液中有OH-，所以D电极的产物是H2和NaOH；

(3)乙装置中A(石墨)电极为阳极，发生反应：4OH- -4e-=2H2O+O2↑，B(Ag)的电极为银离子得电子，其电极反应式为：Ag++e-=Ag。n(O2)==0.005 mol，根据电极反应式可知：每反应产生1 molO2，转移4 mol电子，则反应产生0.005 mol电子时，转移电子的物质的量n(e-)=4n(O2)=0.02 mol。丙池电解反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根据方程式可知：每反应转移2 mol电子，反应产生2 mol NaOH，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，所以转移0.02 mol电子时，丙池反应产生NaOH的物质的量n(NaOH)= n(e-)=0.02 mol，NaCl溶液足量，电解后溶液体积为200 mL，所以反应后c(NaOH)==0.1 mol/L，c(H+)=mol/L=10-13 mol/L，所以溶液pH=13；

(4)对于乙池，总反应方程式为：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，由于电解生成Ag和O2从溶液中分离出去，所以要使乙池恢复电解前的状态，应向乙池中加入二者的化合物，即加入Ag2O。