Question

如圖一所示，A、F為石墨電極，B、E為鐵片電極．按要求回答下列問題：
（1）打開K₂，閉合K₁，B為

 

極，A的電極反應為

 

，最終可觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（2）打開K₁，閉合K₂，E為

 

極，檢驗F極產(chǎn)生氣體的方法是

 

．
（3）若往U型管中滴加酚酞，進行（1）、（2）操作時，

 

極周圍能變紅（填A、B、E、或F）．
（4）若電源選用燃料電池，結構如圖二，以熔融碳酸鹽為電解質（能夠傳導CO₃^2-），電池工作時電解質組成保持穩(wěn)定，請寫出正極反應的方程式

 

，若在標況下消耗11.2L的甲烷，電解NaCl溶液產(chǎn)生的H₂的物質的量為

 

mol

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）當打開K₂，閉合K₁時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成原電池，負極為鐵，石墨作正極，發(fā)生吸氧腐蝕；
（2）當打開K₁，閉合K₂時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成電解池，說明作陽極，鐵作陰極，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣；
（3）進行（1）時，正極附近生成氫氧根離子，進行（2）時，陰極附近生成氫氧根離子，酚酞試液遇堿變紅色；
（4）甲烷燃料電池中，甲烷被負極反應，被氧化，負極反應為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正極上氧氣得電子被還原，正極反應為2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-，結合電極方程式計算．

解答： 解：（1）當打開K₂，閉合K₁時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成原電池，負極為鐵，電極反應式為：Fe-2e^-═Fe²⁺，正極為石墨，正極的電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，由于Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃，所以可觀察到的現(xiàn)象是：溶液中產(chǎn)生白色沉淀，然后變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，
故答案為：負；O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；溶液中產(chǎn)生白色沉淀，然后變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；
（2）當打開K₁，閉合K₂時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成電解池，陰極為鐵，電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，陽極為石墨，電極反應式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，檢驗Cl₂的方法是：用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗，試紙變藍則說明是氯氣，
故答案為：陰；用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗，試紙變藍則說明是氯氣；
（3）由于A極O₂得到電子產(chǎn)生OH^-，E極上水放電產(chǎn)生H₂和OH^-，均導致電極區(qū)域呈堿性，所以A、E電極周圍遇酚酞變紅，
故答案為：AE；
（4）甲烷燃料電池中，甲烷在負極反應，被氧化，負極反應為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正極上氧氣得電子被還原，正極反應為2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-，若在標況下消耗11.2L的甲烷，即0.5mol，則轉移電子4mol，由2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，理論上生成氫氣2mol，但燃料電池能量轉化率為75%，則生成氫氣的物質的量為2×75%=1.5mol，
故答案為：2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-；1.5．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，正確判斷原電池和電解池是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，知道氯氣的檢驗方法，難度中等．