Question

【题目】乙烷（C2H6）作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：(如图所示，装置Ⅰ为乙烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入______(填“C2H6”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应式是____________________________________；

②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH______(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度______；

③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有___________(忽略水解)；在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗乙烷________L(标准状况下)。

Answer 1

【答案】 C2H6 C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O 变小 不变 CO32- 0.64

【解析】试题分析：本题考查乙烷燃料电池，电镀原理以及多池串联装置的计算。装置II实现铁棒上镀铜，根据电镀原理，则Fe为阴极，Cu为阳极，Fe极与a极相连，Cu极与b极相连，a极为负极，b极为正极。

①乙烷燃料电池中，通入乙烷的一极为负极，通入O2的一极为正极，a处应通入C2H6。由于电解质溶液为KOH溶液，a处C2H6发生氧化反应生成CO32-，1molC2H6失去14mol电子，a处的电极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O。

②装置I中电池总反应为2C2H6+7O2+8OH-=4CO32-+10H2O，OH-浓度减小，pH变小。装置II中Cu极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Fe极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，装置II中Cu2+的物质的量浓度不变。

③根据装置I中的电池总反应，电镀结束后装置I溶液中的阴离子除了OH-外还含有CO32-。装置II中阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，装置I中负极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O，根据电子守恒，2n（Cu）=14n（C2H6），n（C2H6）=n（Cu）==mol，消耗乙烷在标准状况下的体积为mol22.4L/mol=0.64L。