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O₂的电极反应式为________________；CH₃OH的电极反应式为_______________；

(2)当乙池中B极质量增加10.8g时，甲池中理论上消耗O₂的体积为____________mL(标准状况下)，丙池总反应方程式__________________；

(3)若丙中电极不变，将其溶液换成CuSO₄溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将____________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将______________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)铅蓄电池是常见的化学电源之一，其充电、放电的总反应是：2PbSO₄+2H₂OPb+PbO₂+2H₂SO₄，铅蓄电池放电时，______________(填物质化学式)在负极发生反应。若电解液体积为2 L(反应过程溶液体积变化忽略不计)，放电过程中外电路中转移4 mol电子，则硫酸浓度由5 mol/L下降到_____________mol/L。

Answer

O2 + 4e- + 2H2O === 4OH-； CH3OH - 6e- + 8OH- === + 6H2O； 560 CuCl2 Cu + Cl2↑； 减小； 减小； Pb 3

【解析】

(1)甲池为原电池，电解质溶液为KOH溶液，因此氧气在正极得电子发生还原反应在碱性溶液中生成氢氧根离子；燃料CH3OH在负极失电子发生氧化反应在碱性溶液中生成碳酸盐，结合电荷守恒和原子守恒写出电极反应式；

(2)乙池是电解池，结合得失电子守恒计算消耗氧气的体积；丙为电解池，C为阳极，D为阴极，且均为惰性电极，根据电解规律可写出总反应方程式；

(3)甲池中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应，反应消耗氢氧根离子，则pH减小；丙中电极不变，将其溶液换成CuSO4溶液，则丙中电解CuSO4溶液有硫酸生成，所以溶液的pH减小；

(4)放电时，铅失电子而作负极，根据硫酸和转移电子之间的关系式计算。

(1)甲池为原电池，电解质溶液为KOH溶液，因此氧气在正极得电子发生还原反应在碱性溶液中生成氢氧根离子；燃料CH3OH在负极失电子发生氧化反应在碱性溶液中生成碳酸盐，所以甲池中O2的电极反应式为：O2 + 4e- + 2H2O === 4OH-；CH3OH的电极反应式为：CH3OH - 6e- + 8OH- ===+ 6H2O；

故答案为：O2 + 4e- + 2H2O === 4OH-；CH3OH - 6e- + 8OH- ===+ 6H2O；

(2) 乙池是电解池，B极的产物为Ag，当乙池中B极质量增加10.8 g，可得：n(Ag) == 0.1 mol，依据得失电子守恒可得：4Ag ~ O2 ~ 4e-，标准状况下，甲池中理论上消耗O2的体积：V = mol×22.4 L/mol = 0.56 L = 560 mL；

丙为电解池，C为阳极，D为阴极，且均为惰性电极，根据电解规律可得总反应方程式；CuCl2 Cu + Cl2↑；

故答案为：560 ；CuCl2 Cu + Cl2↑；

(3)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应，反应消耗氢氧根离子，则pH减小；丙中电极不变，将其溶液换成CuSO4溶液，则丙中电解CuSO4溶液有硫酸生成，所以溶液的pH减小；

故答案为：减小；减小；

(4)根据电池反应式知，铅失电子化合价升高而作负极；根据硫酸和转移电子之间的关系式得：转移电子的物质的量 =（5-x）×2 = 4，则x = 3 mol/L，

故答案为：Pb；3。