Question

【題目】如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極．
接通電源，經過一段時間后，測得丙中K2SO4的質量分數為10.47%，乙中c電極質量增加．回答問題：

（1）電源的N端為極；
（2）電極b上發生的電極反應式為；
（3）丙裝置損失的質量為（該處保留兩位有效數字）；電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積為；
（4）電極c的質量變化是g；
（5）①若該直流電源為甲烷燃料電池，電解質溶液為KOH溶液．通入甲烷的鉑電極上發生的電極反應式為 ．
②已知上述燃料電池中，每轉移1mol電子，就有 112KJ的化學能轉化為電能．寫出常溫下甲烷燃燒的熱化學方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）正
（2）4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑
（3）4.49g；2.8L
（4）16g
（5）CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O；CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol
【解析】解：（1）該裝置是電解池，接通電源，經過一段時間后，乙中c電極質量增加，說明c電極是電解池陰極，則d電極是陽極，連接電解池陽極的N端電極是正極，所以答案是：正；（2）電解氫氧化鈉溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應式為：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；（3）l00g 10.00%的K2SO4溶液電解一段時間后K2SO4濃度變為 ，電解硫酸鉀溶液實際上是電解的水，所以電解水的質量為100﹣ =4.49g，減少4.49g水即為0.25mol．由方程式2H2+O2═2H2O可知，生成2molH2O，轉移4mol電子，所以整個反應中轉化0.5mol電子，則電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積為 ×22.4L/mol=2.8L；所以答案是：4.49g；2.8L；（4）因為連接電解池陽極的N端電極是正極，則M為負極，所以c電極為析出銅，由（3）得整個反應中轉化0.5mol電子，則電極c增加的質量= ×64g/mol=16g．所以答案是：16g；（5）①甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O，
所以答案是：CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O；
②每轉移1mol電子，就有112KJ的化學能轉化為電能，所以1mol甲烷燃燒生成二氧化碳和液態水放熱112kJ×8=896kJ，
甲烷燃燒的熱化學方程式為：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol．