Question

【題目】如圖設計的串聯電池裝置，R為變阻器，以調節電路電流。

（1）寫出b、c電極的電極反應式：b___，c___；

（2）寫出f電極的電極反應式___，向此電極區域滴入酚酞的現象為：___；該電極區域水的電離平衡被___（填“促進”、“抑制”或“無影響”）。

（3）閉合K一段時間后，丙裝置的電解質溶液pH___（填“變大”、“變小”或“不變”），原因是___。

（4）電解一段時間后丙裝置析出芒硝（Na2SO410H2O），若此時通入CH4的體積為22.4L（標準狀況下），則向丙裝置中加入___gH2O就可以將析出的沉淀溶解并恢復到原有濃度。

（5）有一硝酸鹽晶體，其化學式為M（NO3）xyH2O，相對分子質量為242。取1.21g該晶體溶于水，配成100mL溶液，將此溶液用石墨作電極進行電解，當有0.0100mol電子發生轉移時，溶液中金屬全部析出。經稱量陰極增重0.320g。則

①金屬M的相對原子質量為___；

②電解后，生成氣體體積=___（標準狀況下）溶液的pH=___（電解過程中溶液體積變化忽略不計）。要求寫出計算過程。

Answer 1

【答案】O2+4H++4e-=2H2O CH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O 2H++2e-=H2↑ 溶液變紅 促進 不變 硫酸鈉為強酸強堿鹽，用惰性電極電解，實質是電解水，所以pH不變 72 64 0.056L 1

【解析】

(1)~(4)根據圖示，甲乙裝置為兩個燃料電池串聯，丙為電解硫酸鈉的裝置。甲乙裝置中通入甲烷的電極為負極，即a、c為負極，通入氧氣的為正極，即b、d為正極，則e為陽極，f為陰極，由此分析解答；

(5)依據題干信息可知A電極析出金屬，所以A電極是電解池的陰極，B是電解池的陽極，與電極相連的電源C為負極，D為正極；依據電子守恒和電極反應計算得到；依據電解方程式根據M的物質的量求出氫離子的物質的量，然后求pH。

(1)根據上述分析，b為正極，發生還原反應，電解質為硫酸，電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，c電極為負極，發生氧化反應，電解質為氫氧化鉀，電極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)f電極為陰極，發生還原反應，電極反應式為2H++2e-=H2↑，電解反應發生后，電極附近溶液顯堿性，向此電極區域滴入酚酞，溶液變紅色；氫離子濃度減小，該電極區域水的電離平衡受到促進；

(3)丙裝置為電解硫酸鈉溶液，相當于電解水，電解后電解質溶液pH不變；

(4)CH4的體積為22.4L(標準狀況下)，甲烷的物質的量為1mol，根據CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O可知，轉移的電子為8mol，則丙裝置中電解的水為4mol，質量為4mol×18g/mol=72g，因此需要加入72g水，可以將析出的沉淀溶解并恢復到原有濃度；

(5)有一硝酸鹽晶體，其化學式表示為M(NO3)xnH2O經測定其摩爾質量為242gmol-1；取1.21g該晶體物質的量==0.005mol；溶于水配成100mL溶液，將此溶液倒入如圖所示裝置中，用石墨作電極進行電解，當有0.01mol電子通過電極時，溶液中的金屬陽離子全部析出，在A極得到金屬0.32g，A極為陰極；析出的金屬電極反應為：Mx++xe-═M，則金屬M的摩爾質量為=64g/mol，故金屬M的相對原子質量為64；

②陽極連接電源的正極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣；陰極連接電源的負極，溶液中M離子得到電子生成金屬M，陽極電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，轉移電子0.01mol時，生成氧氣的體積為×22.4L/mol=0.056L；金屬M的相對原子質量為64，則金屬為Cu，此時溶液中電解離子方程式為：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，已知電解生成Cu的物質的量為0.005mol，則n(H+)=2n(Cu)=0.01mol，此時c(H+)==0.1mol/L，故電解后溶液pH=1。