Question

如下图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深。请回答：

（1）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为__________。

（2）现用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为__________。

（3）Fe(OH)₃胶体的制备有严格的要求，小明想向FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液来制备Fe(OH)₃胶体，结果很快就生成了红褐色的沉淀。他测得溶液的pH=5，则此时溶液中c(Fe^3＋)=__________mol/L。（己知K_sp[Fe(OH)₃]=1×10^－36）。

（4）若用甲烷燃料电池（电解质溶液为2L2mol/LKOH溶液）提供电源，持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷的体积VL。当消耗CH₄的体积在44.8＜V≤89.6时，此时电源中B极发生的电极反应为：__________。

Answer

（1）1∶2∶2∶2

（2）5.4g

（3）10-9

（4）CH4－8e－＋9CO32－＋3H2O=10HCO3－

【解析】

试题分析:氢氧化铁胶体的胶粒带正电，将直流电源接通后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明Y极与电源的负极相连，Y为阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极。
（1）C、D、E、F电极发生的电极反应分别为：4OH-═O2↑+2H2O+4e-、Cu2++2e-═Cu、2Cl-═Cl2↑+2e-、2H++2e-═H2↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1：2：2：2。
（2）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL）时，根据电极反应2H++2e-═H2↑，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，当转移0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量=108g/mol×0.05mol=5.4g。

（3）己知Ksp[Fe(OH)3]=1×10－36，pH=5的溶液c(H＋)=10-5mol/L，c(OH－)=1×10-14÷10-5=10-9mol/L，则c(Fe3＋)×（10-9）3=1×10－36，c(Fe3＋)=10-9mol/L。

（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。当44.8 L＜V≤89.6 L时，2mol＜n（CH4）≤4mol，则2mol＜n（CO2）≤4mol，发生反应①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，则总反应式为：CH4 +2O2+K2CO3═2KHCO3+H2O，负极的电极反应式为CH4－8e－＋9CO32－＋3H2O=10HCO3－。

【考点定位】考查电解池的工作原理，胶体的性质，燃料电池电极方程式的书写等知识。

【名师点睛】本题考查电解池的工作原理，胶体的性质，燃料电池电极方程式的书写等知识。氢氧化铁胶体的胶粒带正电，将直流电源接通后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明Y极与电源的负极相连，Y为阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极，据此解答即可。