Question

观察下列装置，回答下列问题。

(1) 甲装置中通入乙醇的电极反应式为_______________________________________。

(2) 用上图装置电解200 mL 1mol/L CuSO₄溶液，石墨电极上的电极反应式是________，在Ag电极附近观察到的现象是_____________________________。

(3) 电解一段时间，当甲池消耗了112 mLO₂(标况下)，此时乙装置中溶液的pH为_______(忽略电解前后体积变化)。若要将该溶液完全恢复到电解前的浓度和pH，需要补充的物质是_____________，其物质的量为___________。

(4) 丙装置中总反应的离子方程式为____________________________________________。

Answer

C2H5OH－12e－+16OH－==2CO32－+11H2O 4OH－－4e－==H2O+O2↑或 2H2O－4e－==O2↑+4H+ 有红色固体(Cu)析出 1 CuO或CuCO3 0.01mol Mg2++2Cl－+2H2O  Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。

【解析】

甲池为燃料电池，乙池和丙池都为电解池。甲池中，加入乙醇的电极为负极，通氧气的电极为正极；则乙池中石墨电极为阳极，Ag电极为阴极；丙池中，左边Pt电极为阳极，右边Pt电极为阴极。

(1) 甲装置中加入乙醇的电极为负极，乙醇失电子，生成的产物再与KOH溶液反应，最后生成碳酸盐和水。

(2) 用上图装置电解200 mL 1mol/L CuSO4溶液，石墨电极上发生H2O失电子生成O2和H+的反应，在Ag电极上发生Cu2+得电子生成Cu的反应，由此可确定此电极附近观察到的现象。

(3) 电解一段时间，当甲池消耗了112 mLO2(标况下)，利用电荷守恒，可求出乙装置中生成n(H+)，从而求出溶液的pH。若要将该溶液完全恢复到电解前的浓度和pH，则需往溶液中加入阴、阳极生成物发生化合反应的产物。

(4) 丙装置中电解MgCl2溶液，可利用电解饱和食盐水的反应进行类推，同时要注意差异性，即生成Mg(OH)2沉淀。

(1)甲装置中加入乙醇的电极为负极，乙醇失电子，生成的产物再与KOH溶液反应，最后生成碳酸盐和水，电极反应式为C2H5OH－12e－+16OH－==2CO32－+11H2O。答案为：C2H5OH－12e－+16OH－==2CO32－+11H2O；

(2) 用上图装置电解200 mL 1mol/L CuSO4溶液，石墨电极(阳极)上发生H2O失电子生成O2和H+的反应，电极反应式为4OH－－4e－==H2O+O2↑或 2H2O－4e－==O2↑+4H+；在Ag电极(阴极)上发生反应Cu2++2e-=Cu，此电极附近观察到的现象为有红色固体(Cu)析出。答案为：4OH－－4e－==H2O+O2↑或 2H2O－4e－==O2↑+4H+；有红色固体(Cu)析出；

(3)n(O2)==0.005mol，由O2——4H+，可求出n(H+)=0.005mol×4=0.02mol，c(H+)==0.1mol/L，pH=1。阳极生成O2(0.005mol)，阴极生成Cu(0.01mol)，2Cu+O2=2CuO(0.01mol)，所以需往电解后的溶液中加入0.01mol CuO或CuCO3，可将该溶液完全恢复到电解前的浓度和pH。答案为：有红色固体(Cu)析出；1；CuO或CuCO3；0.01mol；

(4) 丙装置中电解MgCl2溶液，可利用电解饱和食盐水的反应进行类推，从而得出总反应的离子方程式为Mg2++2Cl－+2H2O  Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。答案为：Mg2++2Cl－+2H2O  Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。