Question

4．活動(dòng)課上學(xué)生們根據(jù)如圖一所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）在圖一中將a、b接上直流電的兩極，U形管內(nèi)可觀察到的現(xiàn)象是兩個(gè)電極上都會(huì)產(chǎn)生氣泡，陰極生成氫氧化鎂白色沉淀，電解氯化鎂溶液的化學(xué)方程式為MgCl_2，2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑+Cl₂↑一段時(shí)間，待注射器中收集到-定量的氣體后斷開電源，再用一根導(dǎo)線將a、b連接，此時(shí)裝置內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式為H₂+Cl₂=2HCl
（2）圖二所示為甲烷燃料電池，該電池的電解質(zhì)溶液為H₂SO₄溶液，寫出該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O
（3）電解原理在污水處理中有廣泛應(yīng)用．例如可用圖三裝置將電解電池中的硝酸根離子轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，在圖三中將K閉合后，高分子電解膜中的H⁺反應(yīng)移向D電極（填D或E）：D極的電極反應(yīng)為2NO₃^-+6H₂O+10e^-=N₂↑+12OH^-．

Answer 1

分析 （1）將a、b接上直流電的兩極，為電解池裝置，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鎂沉淀，待注射器中收集到-定量的氣體后斷開電源，再用一根導(dǎo)線將a、b連接，此時(shí)裝置是燃料電池裝置，據(jù)此回答；
（2）燃料電池的總反應(yīng)是染料燃燒的過程；
（3）硝酸根離子轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程發(fā)生在電解池的陰極上，D是陰極，E是陽極，根據(jù)電解池的工作原理來回答．

解答 解：（1）將a、b接上直流電的兩極，為電解池裝置，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鎂沉淀，即：MgCl_2，2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑+Cl₂↑，待注射器中收集到-定量的氣體后斷開電源，再用一根導(dǎo)線將a、b連接，此時(shí)裝置是氫氣和氯氣構(gòu)成的燃料電池裝置，化學(xué)方程式為H₂+Cl₂=2HCl，故答案為：兩個(gè)電極上都會(huì)產(chǎn)生氣泡，陰極生成氫氧化鎂白色沉淀；MgCl_2，2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑+Cl₂↑；H₂+Cl₂=2HCl；
（2）在CH₄燃料電池中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，在酸性環(huán)境下總反應(yīng)式為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，
故答案為：為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O；
（3）硝酸根離子轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程發(fā)生在電解池的陰極上，D是陰極，E是陽極，高分子電解膜中的H⁺反應(yīng)移向陰極，即移向D電極，D極的電極反應(yīng)為
2NO₃^-+6H₂O+10e^-=N₂↑+12OH^-，故答案為：D；2NO₃^-+6H₂O+10e^-=N₂↑+12OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，正確判斷原電池和電解池是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．