Question

某同學利用乙烷燃料電池進行電解實驗，如圖所示：
（1）一段時間后C裝置的右側(cè)碳棒附近有黃綠色氣體逸出，則B裝置中通入a氣體為

氧氣或空氣

．
（2）B裝置右側(cè)電極的電極反應式為

C₂H₆-14e^-+18OH^-=2CO₃^2-+12H₂O

．
（3）C裝置中左側(cè)電極的電極反應式為

2H⁺+2e^-=H₂↑

，該極區(qū)的產(chǎn)物為

H₂和NaOH

．
（4）當A裝置中的溶液質(zhì)量不再變化，B裝置中理論上消耗乙烷的質(zhì)量為

7.5

g．
（5）當A裝置中溶液的質(zhì)量不再變化，仍電解一段時間，若不考慮溶液體積的變化，此時溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為

5.5

mol/L．

Answer 1

分析：（1）燃料電池的負極為燃料放電，正極為氧氣放電，和正極相連的是電解池的陽極，和負極相連的是電解池的陰極，黃綠色氣體為氯氣；
（2）和電解池的陰極相連的是原電池的負極；
（3）電解池的兩個電極分別是陰極和陽極；
（4）裝置構(gòu)成串聯(lián)電路，整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，依據(jù)電子守恒來計算消耗的燃料的質(zhì)量；
（5）電解的后期，實質(zhì)是精煉銅原理，根據(jù)原理來計算溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度．

解答：解：（1）C裝置的右側(cè)碳棒附近有黃綠色氣體逸出，說明該電極上產(chǎn)生氯氣，氯離子在該電極放電，所以該電極是陽極，所以C裝置的左側(cè)電極是陰極，B裝置中通入b氣體的極為正極，放電的是氧氣，故答案為：氧氣或空氣
（2）B裝置中通入b氣體的極為正極，則通入a氣體的極為負極，負極上放電的是燃料，故答案為：C₂H₆-14e^-+18OH^-=2CO₃^2-+12H₂O；
（3）C裝置的左側(cè)電極是陰極，溶液中的氫離子放電，氫離子減少氫氧根增多，在該極產(chǎn)生大量的氫氧化鈉，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；H₂和NaOH；
（4）A裝置中的陽極反應為：Cu→Cu²⁺+2e^-，陰極反應開始為：Ag⁺+e^-→Ag，當A裝置中的溶液質(zhì)量不再變化，說明陰極上銀離子放電恰好完畢，Ag⁺的物質(zhì)的量n=7mol/l×0.5L=3.5mol，所以電路中轉(zhuǎn)移3.5mol電子，根據(jù)電極反應C₂H₆-14e^-+18OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，當轉(zhuǎn)移3.5mol電子時，消耗乙烷的物質(zhì)的量為0.25mol，質(zhì)量m=0.25mol×30g/mol=7.5g，故答案為：7.5g；
（5）當A裝置中溶液的質(zhì)量不再變化，仍電解一段時間，相當于電解精煉銅原理，銅離子的濃度不再發(fā)生變化，此時溶液的組成為硝酸銅，根據(jù)陽極反應：Cu→Cu²⁺+2e^-，當轉(zhuǎn)移3.5mol電子時，溶液中銅離子增加的物質(zhì)的量為1.75mol，所以溶液中銅離子的濃度c=

n

V

=

1.75mol+2mol/L×0.5L

0.5L

=5.5mol/L，故答案為：5.5．

點評：本題主要考查學生電解池的工作原理、燃料電池的電極反應規(guī)律以及電解方程式的書寫，一定要注意陽極為活潑金屬電極時的情況，難度較大．