Question

如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極．將電路接通后，向（乙）中滴人酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色．試回答下列問題：

（1）（甲）裝置是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是

 

（填“CH₄”或“O₂”），b處電極上發(fā)生的電極反應式是

 

；
（2）在（乙）裝置中，石墨（C）電極上發(fā)生

 

反應（填“氧化”或“還原”）；（乙）裝置中總反應的離子方程式是：

 

．
（3）如果（丙）裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4g，則（乙）裝置中，鐵電極上產(chǎn)生的氣體在標準狀況下為

 

，（甲）裝置中消耗的 CH₄的質(zhì)量為

 

．
（4）（丁）裝置中X電極為

 

極（填“正”、“負”、“陽”、“陰”），在通電一段時間后，Y電極上發(fā)生的電極反應式是

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：向（乙）中滴人酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色，說明鐵極生成氫氧根離子，應為電解池的陰極，則C為陽極，可知甲中a為負極，b為正極，甲裝置是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），則a極通入甲烷，b極通入氧氣，丙中粗銅為陽極，精銅為陰極，丁中X為陽極，Y為陰極，以此解答該題．

解答： 解：向（乙）中滴人酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色，說明鐵極生成氫氧根離子，應為電解池的陰極，則C為陽極，可知甲中a為負極，b為正極，甲裝置是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），則a極通入甲烷，b極通入氧氣，丙中粗銅為陽極，精銅為陰極，丁中X為陽極，Y為陰極，
（1）a處通入的是CH₄，b極通入氧氣，電極方程式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，故答案為：CH₄；2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；
（2）在（乙）裝置中，石墨（C）電極為陽極，發(fā)生氧化反應，電解總方程式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，
故答案為：氧化；2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（3）乙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了0.64g，根據(jù)電極反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，即生成0.64g即0.01mol銅，轉(zhuǎn)移電子是0.02mol，鐵電極是陰極，該極上產(chǎn)生氫氣，2H⁺+2e^-=H₂↑，當轉(zhuǎn)移0.02mol電子時，該極上產(chǎn)生的氣體為0.01mol，在標準狀況下體積為0.224L，甲烷失去電子，電極反應為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，消耗的 CH₄的物質(zhì)的量為

0.2mol

8

=0.025mol，質(zhì)量為0.025mol×16g/mol=0.4g，
故答案為：0.224L；0.4g；
（4）丁中X為陽極，Y為陰極，Y電極上發(fā)生的電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：陽；Cu²⁺+2e^-=Cu．

點評：本題考查原電池和電解原理，明確電池反應中元素的化合價變化發(fā)生的反應是解答的關(guān)鍵，注意放電順序的應用及電子守恒，題目難度中等．