Question

（16分）（Ⅰ）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：

(1)甲装置的名称是____________ (填“原电池”或“电解池”)。

(2) 写出电极反应式： Pt极______               _ ； 当甲中产生0．1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为___________________；

(3)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色___________（填“变深”、“变浅”或“无变化”）。

（Ⅱ）燃料电池是燃料（如CO、H₂、CH₄等）跟O₂（或空气）反应，将化学能转化为电能的装置。对于以强碱为电解质的CH₄燃料电池，负极电极反应式为：                     

随着放电的进行，溶液的pH             （填“变大”“变小”或“不变”）

（Ⅲ）由Cu²⁺、Cl^- 、Na⁺、SO₄^2-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液若干种，可选用铜电极、铂电极进行电解实验。

(1)要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，应以­­­­­______为阳极电解________     溶液，阳极电极反应式为____________________________    。

(2)以铂作阳极电解 ________      溶液时，溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，电解的总反应式为 __________________________                         。

Answer

（Ⅰ）（1）原电池  （1分）  （2）2Cl－ - 2e－＝ Cl2↑（2分）  6.4g （2分）

（3）无变化 （1分）

（Ⅱ）CH4+10OH－－8e=CO32-+7H2O （2分）    变小（1分）

（Ⅲ）(1)  铂（1分）  Na2SO4 （1分）

4OH-－4e- = 2H2O+O2↑（2分）（写2H2O-4e- = O2↑+4H+ 同样给分） 

(2)   NaCl（1分）    2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑（2分）

（没写“电解”或“通电”不给分）

【解析】（Ⅰ）（1）甲装置轴锌和稀硫酸可以发生置换反应，所以甲是原电池，乙是电解池。

（2）锌比铜活泼，所以锌是负极，铜是正极，则Pt是阳极，溶液中的氯离子在阳极失去电子，生成氯气，反应式为2Cl－ - 2e－＝ Cl2↑。甲中产生的气体是氢气，物质的量是0.1mol，转移电子是0.2mol，所以根据电子的得失守恒可知，乙中析出铜的物质的量是0.2mol÷2＝0.1mol，其质量为6.4g。

（3）都换成铜电极，则阳极铜失去电子，同时阴极铜离子又得到电子而析出，所以溶液的浓度是不变的，即溶液的颜色无变化。

（Ⅱ）甲烷在反应中失去电子，所以在负极通入。又因为溶液显碱性，所以负极电极反应式为CH4+10OH－－8e－=CO32-+7H2O。氧气得到电子，在正极通入，电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O=8OH－,所以总反应式为CH4＋2O2＋2OH－=CO32－＋3H2O，所以溶液的pH是减小的。

（Ⅲ）(1) )要使电解过程中溶质的组成和质量不变，则电解的是水，所以电解的是硫酸钠。阳极是OH-放电，反应式为4OH-－4e- = 2H2O+O2↑。

（2）溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，所以电解的是氯化钠溶液，反应式为

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。