Question

某兴趣小组的同学用如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，观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题 ：

（1）甲池中，右室的KOH的作用是 _________。当有l mol电子经过外电路时，左室中减少_______mol 离子。

（2）乙池中A电极的名称为________（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”）,其电极反应式为________，电键闭合10min后，B极质量增加4.32g, 甲池中理论上消耗空气的体积为_____________mL（标准状况下，假设O₂占空气的体积分数为20%）,若要使乙池中的电解质溶液完全恢复原状，则加入的试剂可以是：_________。

（3）电键闭合10 min 后， D电极附近的pH 将________（填“增大”“减小”或“不变”）；若C电极上产生的气体，用丙池反应后的溶液将其完全吸收，则生成的消毒液的有效成分的质量分数为____________。（用算式表示，不要求计算结果，但有单位的数据须带上单位。）

Answer

导电（或增强溶液导电性） 2 阳极 4OH-－4e-=2H2O+O2↑（或2H2O－4e-=4H++O2↑） 1120 Ag2O（或Ag2CO3） 增大 ×100%

【解析】

根据装置图可知甲池是原电池，乙池和丙池是电解池，通N2H4的电极是负极，通空气的电极是正极，因此A是阳极，B是阴极，C是阳极，D是阴极，据此解答。

（1）溶液导电需要通过离子的定向移动，因此甲池中，右室的KOH的作用是导电（或增强溶液导电性）。负极反应式为N2H4－4e－+4OH－＝N2+4H2O，由于是阳离子交换膜，因此当有l mol电子经过外电路时，左室中减少1mol氢氧根和1mol钾离子，共计是2mol离子。

（2）乙池中A电极与正极相连，电极名称为阳极，溶液中的氢氧根放电，其电极反应式为4OH-－4e-=2H2O+O2↑（或2H2O－4e-=4H++O2↑），电键闭合10min后，B极质量增加4.32g，即析出单质银4.32g÷108g/mol＝0.04mol，转移0.04mol电子，根据电子得失守恒可知甲池中理论上消耗氧气0.01mol，对应空气的体积为0.05mol×22.4L/mol＝1.12L＝1120mL（标准状况下，假设O2占空气的体积分数为20%）。电解过程中生成氧气和银，因此若要使乙池中的电解质溶液完全恢复原状，则加入的试剂可以是Ag2O（或Ag2CO3）。

（3）D电极是阴极，溶液中水电离出的氢离子放电，则电键闭合10 min 后，D电极附近有氢氧根生成，所以pH将增大；若C电极上产生的气体，用丙池反应后的溶液将其完全吸收，根据电子得失守恒可知C电极生成氯气是0.02mol，D电极生成氢气是0.02mol，氢氧化钠是0.04mol，所以生成次氯酸钠是0.02mol，则生成的消毒液的有效成分的质量分数为×100%。