Question

电化学原理在生产中有广泛的应用，请回答下列问题：
（1）控制和治理CO₂、SO₂是解决温室效应、减少酸雨的有效途径，有学者设想以如图1所示装置将它们转化为重要化工原料．
①若A为CO₂，B为H₂，C为CH₃OH，生成1molCH₃OH转移电子为

 

 mol．
②若A为SO₂，B为O₂，C为H₂SO₄，H⁺的移动方向为从

 

（填“左到右”或“右到左”），正极反应式为

 

．
（2）某小组同学设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾．
①X极与电源的

 

（填“正”或“负”）极相连，氢气从

 

（选填“A”、“B”、“C”或“D”）口导出．
②若在标准状况下，制得11.2L氢气，则生成硫酸的质量是

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）原电池中负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，根据元素化合价变化确定正负极及其反应以及转移电子数和离子移动方向；
（2）①根据加入的物质知，X电极附近生成硫酸，Y电极附近生成氢氧化钾，则X电极上氢氧根离子放电，Y电极上氢离子放电，所以X是阳极，Y是阴极，阳极与电源正极相连；阳极上生成氧气，阴极上生成氢气；
②根据转移电子守恒计算生成硫酸的质量．

解答： 解：（1）①A是二氧化碳，B是氢气，二氧化碳中碳元素化合价是+4价，氢气中氢元素化合价是0价，甲醇中碳元素化合价是-2价，氢元素化合价是+1价，负极上失电子化合价升高，所以A电极是正极，B电极是负极，正极上二氧化碳失电子和氢离子反应生成甲醇和水，电极反应式为：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故生成1molCH₃OH转移电子为6mol，故答案为：6；
②A为SO₂，S元素化合价是+4价，B为O₂，O元素化合价是0价，C为H₂SO₄，氧元素化合价是-2价，S元素化合价是+6计算，所以二氧化硫失电子，氧气得电子，则A是负极，B是正极，溶液中的阳离子移向正极，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸，电极反应式为：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，所以正极电池反应式为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：左到右；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（2）①题图中左边加入含硫酸的水，右侧加入含KOH的水，说明左边制硫酸，右边制备KOH溶液，氢氧根离子在阳极放电，同时电解后溶液呈酸性，氢离子在阴极放电，同时电解后溶液呈碱性，则X为阳极，Y为阴极，所以X连接电源正极；Y电极上氢离子放电生成氢气，所以氢气从C口导出，故答案为：正；C；
②n（H₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，根据2H⁺+2e^-═H₂↑知，得电子的物质的量为1mol，得电子数为6.02×10²³，X极的反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，根据得失电子守恒知，生成H⁺的物质的量为1mol，根据氢原子守恒得生成0.5mol H₂SO₄，m（H₂SO₄）=nM=0.5mol×98g/mol=49g，
故答案为：49g．故答案为：49g；6.02×10²³．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，正确推断电解池阴阳极是解本题关键，根据加入水溶液的溶质确定电极产物，结合电极产物确定阴阳极，再结合转移电子守恒进行有关计算，难度中等．