Question

10．如圖所示，甲、乙是電化學實驗裝置，請回答下列問題：

若甲、乙兩個燒杯中均盛放飽和NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的電極反應式是O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-
②乙中總反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2 OH^-+H₂↑
③若乙中含有0.10mol•L^-1NaCl溶液400mL，當陽極產(chǎn)生的氣體為560mL（標準狀況下）時，溶液的pH=13（假設(shè)溶液體積變化忽略不計），轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為3.612×10²² 或0.06N_A．

Answer 1

分析 ①甲為原電池裝置，鐵作負極，則石墨作正極，正極上氧氣得電子；
②乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；
③根據(jù)電解方程式結(jié)合陽極上產(chǎn)物的體積計算電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，根據(jù)氫氣和氫氧根離子之間的關(guān)系式計算溶液中氫氧根離子濃度計算pH．

解答 解：①甲為原電池裝置，石墨棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應，反應為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，則電解反應為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
③電解氯化鈉溶液，在陽極上發(fā)生反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.10mol•L^-1NaCl溶液400mL中含有氯離子是0.04mol，轉(zhuǎn)移電子0.04mol，產(chǎn)生的氯氣最多是0.02mol，產(chǎn)生氫氧根離子是0.04mol，陽極產(chǎn)生的氣體為560mL即0.025mol（標準狀況下）時，還會產(chǎn)生氧氣0.005mol，4OH^--4e^-=O₂+2H₂O，轉(zhuǎn)移電子0.02mol，所以氫氧根離子濃度$\frac{0.04}{0.4}$mol/L=0.1mol/L，所以pH=13，轉(zhuǎn)移電子是0.06mol，個數(shù)是3.612×10²² 或0.06N_A，
故答案為：13；3.612×10²² 或0.06N_A．

點評 本題考查原電池與電解池的工作原理，明確離子放電順序、電極反應式的書寫即可解答，難度不大．