Question

【題目】能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱，化學在能源的開發(fā)與利用方面起著十分重要的作用。某學習小組按如下圖所示裝置探究化學能與電能的相互轉化：

(1)甲池是_________裝置，通入O2氣體的電極上的反應式為______________。乙池中SO42-移向_____電極（填“石墨”或“Ag”）。

(2) 當甲池消耗標況下33.6L O2時，電解質KOH的物質的量變化_____mol,乙池若要恢復電解前的狀態(tài)則需要加入__________(填所加物質的質量及化學式)。

(3) 丙池中發(fā)生的電解反應的離子方程式為______________。

Answer 1

【答案】原電池（或化學能轉化為電能） O2 + 4e- +2H2O===4OH- 石墨 1.5 240gCuO（或372gCuCO3） 2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-

【解析】

（1）甲裝置為燃料電池，O2在正極上得電子，堿性條件下生成氫氧根離子；乙池為電解池，陰離子移向陽極；
（2）甲裝置為燃料，電池總反應為CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O，據此計算電解質KOH的物質的量變化；乙中為電解硫酸銅溶液，根據電解的產物分析，根據“析出什么元素加入什么元素”的原則確定加入的物質；
（3）丙池為惰性電極電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，據此書寫電解反應的離子方程式。

（1）由圖可看出甲圖為燃料電池裝置，是原電池（或化學能轉化為電能）；通入氧氣的電極為正極，其電極反應式為：O2 + 4e- +2H2O===4OH-；乙圖和丙圖為電解池，與電池的正極相連的石墨為陽極，與電池的負極相連的Ag電極為陰極，則乙池中SO42－ 移向石墨極（陽極），故答案為：原電池（或化學能轉化為電能）；O2 + 4e- +2H2O===4OH-；石墨；

（2）原電池正極反應式為：2O2+8e-+4H2O=8OH-，總反應為：CH4 +2O2+ 2OH-=CO32-+ 3H2O，當甲池消耗標況下33.6L（1.5mol）O2時，則消耗1.5mol KOH，轉移6mol電子，則乙池生成3molCu和1.5molO2，根據原子守恒，若要恢復電解前的狀態(tài)則需要加入氧化銅：3mol×80g/mol=240g，或碳酸銅：3mol×124g/mol=372g，故答案為：1.5；240gCuO（或372gCuCO3）；

（3）丙池中惰性電極電解氯化鈉溶液，電解反應的離子方程式為2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-。