Question

【题目】如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和电解CuSO4溶液，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题：

（1）通入氧气的电极为___(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为___。

（2）铁电极为___(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极（C）的电极反应式为___。

（3）乙装置中电解的总反应的离子方程式为___。

（4）若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，丙装置中阴极增重的质量为___。

Answer 1

【答案】正极 H2-2e-+2OH-=2H2O 阴极 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- 6.4g

【解析】

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，通入燃料的电极是负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，据此分析解答；

(2)电解饱和氯化钠溶液时，连接原电池负极的电极是阴极，连接原电池正极的电极是阳极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，注意如果活泼电极作阳极，则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电；

(3)乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液，据此写出电解总反应；

(4)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量，串联电池中转移电子数相等，根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量。

(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，通入燃料的电极是负极，通入空气或氧气的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，负极上氢气失电子结合溶液中的氢氧根离子生成水，电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O，故答案为：正极，H2-2e-+2OH-=2H2O；

(2)燃料电池相当于电源，乙装置有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑，故答案为：阴极；2Cl--2e-═Cl2↑；

(3)乙装置是阳极为惰性电极的电解饱和氯化钠溶液电解池，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电生成氢气，则电解总反应离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑，故答案为：2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑；

(4)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量，根据串联电池中转移电子数相等得氧气和铜的关系式为：O2～2H2～2Cu，设生成铜的质量是y，

O2～～～2Cu

22.4L 128g

1.12L y

=，解得：y=6.4g，故答案为：6.4g。