Question

（1）已知298K时，1molC₂H₆在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入乙烷和氧气．写出负极的电极反应式

 

（2）有如图的化学实验装置，石墨棒上的电极反应式为：

 

；
如果室温条件下，起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（CuSO₄ 足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入

 

 （填物质名称），其质量为

 

g．

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）根据化学反应方程式中化合价的变化可知乙烷失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应，依据原电池的基本原理结合电解质溶液，先写出氧气发生的电极反应，依据电子守恒，再用总化学方程式减去氧气发生的电极反应写出电极反应；
（2）根据图示判断为电解池，依据电子流向判断出电源正负极和电池的电极名称，依据电解原理书写和计算；

解答： 解：（1）用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入乙烷和氧气，乙烷在负极发生氧化反应，氧气再正极发生还原反应，在强碱溶液中进行，写出总的化学方程式为2C₂H₆+7 O₂+8OH^-=4CO₃^2-+10H₂O，正极反应为7O₂+14H₂O+28e^-=28OH^-，用总反应减去正极反应，消去氧气得到负极的电极反应式为C₂H₆-14e^-+18OH^-=2CO₃^2-+12H₂O；
故答案为：C₂H₆-14e^-+18OH^-=2CO₃^2-+12H₂O；
（2）装置中的电子流向判断石墨为阳极，铁为阴极，电解质溶液中的氢氧根离子在阳极放电，电极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；阴极电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu
起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃）（CuSO₄ 足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（忽略溶液体积的变化），反应的化学方程式为2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑根据PH的变化可知生成的硫酸近似为0.05mol，消耗硫酸铜0，05mol，消耗水0.05mol，所以需要加入与硫酸反应能生成硫酸铜0.05mol，水0.05mol的物质，所以加入氧化铜的质量=0.05mol×80g/mol=4g；
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；氧化铜，4．

点评：本题考查了原电池的原理应用和电极反应的书写、电解池的判断和计算，题目侧重于考查学生对电化学知识的综合应用能力，注意电解池图中的信息应用，题目难度中等．