Question

如圖所示，A、F為石墨電極，B、E為鐵片電極。按要求回答下列問題：

(1)打開K₂，閉合K₁，B為_______極，A的電極反應為_____，最終可觀察到的現象是      。
(2)打開K₁，閉合K₂，E為_______極，檢驗F極產生氣體的方法是                     。該裝置中發生反應的化學方程式為_________。
(3)若往U型管中滴加酚酞，進行(1)、(2)操作時，       極周圍能變紅（填A、B、E、或F）。
（4）若電源選用燃料電池，結構如下圖，以熔融碳酸鹽為電解質（非水溶濟，能夠傳導CO₃^2-），電池工作時電解質組成保持穩定，通入甲烷的電極為________極，請寫出正極反應的方程式         ，若在標況下消耗11.2L的甲烷，電解NaCl溶液產生的H₂的物質的量為        mol（假設燃料電池能量轉化率為75%）。

Answer 1

(1)負；（2分）O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－；（2分）溶液中有紅褐色沉淀生成（2分）(2)陰；（2分）用濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近F極，試紙變藍，
證明是氯氣（2分）2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑(2分)(3)A、E；（4分）
（4）負（2分）  2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-（2分）；1.5（3分）

試題分析：(1)打開K₂，閉合K₁，則構成原電池，鐵是負極，即B是負極，A是正極。此時發生鐵的吸氧腐蝕，所以最終溶液中有紅褐色氫氧化鐵沉淀生成。
(2)打開K₁，閉合K₂，則構成電解池。E和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電。F和電源的正極相連，是陽極，溶液中的氯離子放電生成氯氣。氯氣具有氧化性，可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗。
（3）根據以上分析可知，進行(1)、(2)操作時，OH^－分別在A和E極產生，所以在這兩極溶液顯紅色。
（4）原電池中負極失去電子，發生氧化反應，甲烷在反應中被氧化，失去電子，所以在負極通入，空氣在正極通入。由于電解質是熔融鹽，能傳遞能夠傳導CO₃^2-，所以正極的電極反應式為2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-。1mol甲烷在反應中失去8mol電子，11.2L甲烷是0.5mol，共轉移電子4mol。根據得失電子守恒可知生成氫氣是。