Question

在如圖裝置中，已知四個電極的起始質量均相等，兩容器中盛裝的分別是1mol/L的硫酸和2mol/L的硝酸銀溶液各兩升，假設溶液相對各反應過程來說均足夠，且反應前后體積不變．請按要求答題．
（1）若斷開K₁，閉合K₂一段時間后發(fā)現鐵電極與銀電極質量差為27.2克．則：在甲池中看到的現象是：

 

，
若準確收集甲池中產生的氣體，將其在充足的氧氣中完全燃燒，恢復到室溫放出aKJ的熱量，試寫出該氣體燃燒熱的熱化學方程式

 

，在乙池中，C 電極上的電極方程式是

 

，若不考慮溫度（常溫）的變化則乙池中溶液的pH值為

 

；
（2）當發(fā)現鐵電極與銀電極質量差為27.2克時，立即斷開K₂，閉合K₁；則此時鐵電極和銀電極名稱分別是

 

和

 

（填正極或負極或陽極或陰極），它們的電極方程式分別是：鐵電極

 

銀電極

 

，它們之間的電子流向是

 

；乙池中的銀電極能否恢復到原來的質量

 

（答“能”或“否”），若答“否”則以下不必作答，若答“能”則甲池中的碳電極會析出

 

 （填化學式），其物質的量為

 

．

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）若斷開K₁，閉合K₂一段時間，則甲為原電池，Fe為負極，被氧化，乙為電解池，Ag為陰極，析出銀，結合質量變化計算轉移電子的物質的量，可計算生成氫氣的物質的量以及溶液pH的變化；
（2）當發(fā)現鐵電極與銀電極質量差為27.2克時，立即斷開K₂，閉合K₁，形成電解池裝置，甲中鐵為陰極，乙中銀為陽極．

解答： 解：（1）若斷開K₁，閉合K₂一段時間，則甲為原電池，Fe為負極，被氧化，可觀察到鐵電極逐漸溶解，溶液由無色逐漸變?yōu)闇\綠色，碳電極上有無色氣體析出，乙為電解池，Ag為陰極，析出銀，
設轉移xmol電子，則甲中鐵發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，乙中Ag極發(fā)生Ag⁺+e^-=Ag，
設消耗xmolFe，則轉移2xmol電子，生成2xmol銀，
則56x+2x×108=27.2，
x=0.1，
甲石墨電極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，生成0.1mol氫氣，將其在充足的氧氣中完全燃燒，恢復到室溫放出aKJ的熱量，則1mol1氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出10akJ熱量，
熱化學方程式為H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-10a KJ/mol，
在乙池中，C 電極上的電極方程式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，可知生成0.2molH⁺，
c（H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：鐵電極逐漸溶解，溶液由無色逐漸變?yōu)闇\綠色，碳電極上有無色氣體析出；H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-10a KJ/mol；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1；
（2）當發(fā)現鐵電極與銀電極質量差為27.2克時，立即斷開K₂，閉合K₁，形成電解池裝置，甲中鐵為陰極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，乙中銀為陽極，發(fā)生Ag-e^-=Ag⁺，它們之間的電子流向是由銀電極經導線流向鐵電極，乙池中的銀電極被氧化，能恢復到原來的質量，甲池中的碳電極發(fā)生氧化反應生成O₂，轉移電子0.2mol，則物質的量為

0.2mol

4

=0.05mol，
故答案為：陰極； 陽極；2H⁺+2e^-=H₂↑；Ag-e^-=Ag⁺；由銀電極經導線流向鐵電極；能；O₂；0.05mol．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，為高頻考點，側重學生的分析、計算能力的考查，難度中等，注意把握電極方程式的書寫．