Question

【题目】在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题：

（1）电源中X电极为直流电源的________极。

（2）A中发生反应的离子方程式为________。

（3）B中开始电解一段时间后，溶液的pH如何变化_______（填：变大、变小或不变），若要使溶液恢复原状，可向溶液中加入适量的__________。

（4）写出以下电极反应式

①C中的Ag电极___________________．

②B中的阳极______________________．

（5）通电5min时，B中共收集224mL（标准状况下）气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为（设电解前后溶液体积无变化）__________。

（6）若电解中的直流电源为甲烷燃料电池（KOH为电解质），则电池的负极反应式为________。

Answer 1

【答案】负 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 变小 CuO或CuCO3 Ag﹣e﹣═Ag+ 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑ 0.025mol/L CH4﹣8e﹣+10OH-=CO32-+7H2O

【解析】

由铜电极的质量增加，则Cu电极为阴极，从左到右六个电极名称分别是阴极、阳极、阴极、阳极、阴极、阳极，属于三个串联的电解池，根据电解池原理进一步分析解答。

（1）三个装置是串联的电解池。C装置中电解AgNO3溶液时，Ag+在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极，

故答案为：负；

（2）A中发生的反应为电解氯化钾溶液，离子方程式为：

2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，

故答案为：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；

（3）B中阳极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极反应为：Cu2++2e-=Cu，所以溶液的pH变小，从溶液中析出铜和氧气，所以若要使溶液恢复原状，可向溶液中加入适量的CuO或CuCO3，

故答案为：变小，CuO或CuCO3；

（4）①C中的Ag电极作阳极，电极反应为：Ag﹣e﹣═Ag+，

②B中的阳极电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，

故答案为：Ag﹣e﹣═Ag+； 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；

（5）C中阴极反应为Ag++e-═Ag，n（Ag）==0.02mol，则转移电子物质的量为0.02mol；B中阳极反应为4OH--4e-═2H2O+O2↑，则转移0.02mol电子生成氧气为0.005mol，其体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，则在阴极也生成112mL气体，由2H++2e-═H2↑，则氢气的物质的量为0.005mol，该反应转移的电子为0.01mol，则Cu2++2e-═Cu中转移0.01mol电子，所以Cu2+的物质的量为0.005mol，通电前c（CuSO4）==0.025 molL-1，

故答案为：0.025 molL-1；

（6）甲烷燃料电池中甲烷作负极，电解质为氢氧化钾，则生成碳酸根，负极反应式为：CH4﹣8e﹣+10OH-=CO32-+7H2O，

故答案为：CH4﹣8e﹣+10OH-=CO32-+7H2O。