Question

某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，分别向负极通入C₂H₄、C₂H₂或Al(g)，分别向正极通入O₂或Cl₂。试完成下列问题：

(1)当分别通入C₂H₄和O₂时：

①正极反应：__________________________________________________；

②负极反应：__________________________________________________；

③电池总反应：________________________________________________；

④溶液pH的变化：__________。(填“增大”“减小”或“不变”)

(2)当分别通入C₂H₂和O₂时：

①正极反应：__________________________________________________；

②负极反应：__________________________________________________；

③电池总反应：________________________________________________；

④溶液pH的变化：___________________。(填“增大”“减小”或“不变”)

(3)当分别通入Al(g)和Cl₂时：

①正极反应：__________________________________________________；

②负极反应：__________________________________________________；

③电池总反应：________________________________________________；

④溶液pH的变化：___________________。(填“增大”“减小”或“不变”)

Answer 1

解析：负极通入碳氢化合物，碳元素在负极区被氧化，生成物是CO₂还是，O原子由谁来提供？这是首先要考虑的两个问题。由于负极区溶液显碱性，所以生成物为，不会逸出CO₂。负极区携带O原子的粒子有H₂O分子和OH^-，若O原子由H₂O分子提供，提供O原子后的H₂O分子将游离出H⁺，与OH^-结合仍然生成H₂O分子，H₂O分子并未消耗，消耗的是OH^-，所以提供O原子的应是OH^-。1个OH^-提供1个O原子后游离出1个H⁺，与另1个OH^-结合生成H₂O分子，所以可认为2个OH^-提供1个O原子后转化为1个H₂O分子。碳氢化合物中的H元素在C元素被氧化后以H⁺的形式游离出来，马上与溶液中的OH^-结合为H₂O分子。其电极反应式的书写可根据电荷守恒而配平。

    负极上通入的Al(g)，失电子后变为Al³⁺,Al³⁺被OH^-俘获变为Al(OH)₃或。

    正极上O₂得电子后变为O^2-,O^2-被H₂O俘获变为OH^-。

    正极上Cl₂得电子后变为Cl^-,Cl^-进入溶液不与其他粒子反应。

    写出电池总反应，可知OH^--被消耗，故溶液pH变小。

答案：(1)①3O₂+12e^-+6H₂O12OH^-  ②C₂H₄+16OH^-+10H₂O+12e^-

③C₂H₄+3O₂+4OH^-+4H₂O  ④减小

(2)①5O₂+20e^-+10H₂O20OH^-  ②2C₂H₂+28OH^-+16H₂O+20e^-

③2C₂H₂+5O₂+8OH^-+6H₂O  ④减小

(3)①3Cl₂+6e^-6Cl^-  ②2Al+6OH^-2Al(OH)₃↓+6e^- (或2Al+8OH^- +4H₂O+6e^-)  ③3Cl₂+2Al+6OH^-2Al(OH)₃↓+6Cl^-(或3Cl₂+2Al+8OH^-6Cl^-+ +4H₂O)  ④减小