Question

【題目】觀察下列裝置，回答下列問題：

(1)甲裝置中通入乙醇的電極反應式為_______________________________________；

(2)用上圖裝置電解200 mL 1 mol/L CuSO4溶液一段時間，當甲池消耗了112 mL O2（標況下），此時乙裝置中溶液的pH為______（忽略電解前后體積變化）。若要將該溶液完全恢復到電解前的濃度和pH，需要補充的物質是______，其物質的量為________。

(3)丙裝置中總反應的離子方程式為___________________。

Answer 1

【答案】C2H5OH-12e-+16OH- =2CO32-+11H2O 1 CuO 0.01mol Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑

【解析】

(1)通入燃料乙醇的電極為負極，通入氧氣的電極為正極；負極發生氧化反應，電極反應式要結合溶液的酸堿性書寫；

(2)與正極連接的電極為陽極，陽極發生氧化反應；與電源負極連接的電極為陰極，陰極發生還原反應；整個閉合回路中電子轉移數目相等，兩個電極從溶液中析出的物質反應得到的物質就是使溶液復原需要加入的物質；根據電子轉移數目計算反應后溶液中產生的n(H+)，結合c=、pH=-lgc(H+)計算溶液的pH；

(3)先判斷溶液中陰、陽離子的放電順序，書寫出兩個電極的電極反應，結合同一閉合回路中電子轉移數目相等，將兩個電極反應式進行疊加，就得到電解的總反應方程式，書寫時要結合物質的溶解性及電解質的強弱，確定物質實際存在方式。

(1)根據裝置圖可知甲裝置為原電池，乙、丙裝置為電解池。其中甲裝置中通入乙醇的電極為負極，乙醇失去電子，發生氧化反應，由于為堿性環境，所以乙醇被氧化產生的CO2與堿反應變為CO32-，電極反應式為C2H5OH-12e-+16OH- =2CO32-+11H2O；通入O2的電極為正極，正極上發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-；

(2)n(O2)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，n(e-)=4n(O2)=4×0.005mol=0.02mol，電解方程式：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，根據方程式可知，每轉移4mol電子，產生4molH+，則轉移電子0.02mol，產生氫離子的物質的量為0.02mol，c(H+)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L，所以溶液的pH=1；通過電解方程式可知：兩個電極一個出Cu，一個出O2，二者反應產生的物質CuO就是使溶液復原需加入的物質，n(CuO)=2n(O2)=2×0.005mol=0.01mol；

(3)在丙裝置中用惰性電極電解MgCl2溶液，陽離子放電順序：H+>Mg2+，所以陰極上H+放電，發生反應：2H++2e-=H2↑，陰離子放電順序：Cl->OH-，在陽極上發生反應：2Cl- -2e-=Cl2↑，溶液中的Mg2+與陰極上產生的OH-結合形成Mg(OH)2沉淀，由于在整個閉合回路中電子轉移數目相等，所以總反應的離子方程式為Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。