Question

某原電池中，電解質(zhì)溶液為KOH(aq)，分別向負極通入C₂H₄、C₂H₂或Al(g)，分別向正極通入O₂或Cl₂。試完成下列問題：

(1)當分別通入C₂H₄和O₂時：

①正極反應：__________________________________________________；

②負極反應：__________________________________________________；

③電池總反應：________________________________________________；

④溶液pH的變化：__________。(填“增大”“減小”或“不變”)

(2)當分別通入C₂H₂和O₂時：

①正極反應：__________________________________________________；

②負極反應：__________________________________________________；

③電池總反應：________________________________________________；

④溶液pH的變化：___________________。(填“增大”“減小”或“不變”)

(3)當分別通入Al(g)和Cl₂時：

①正極反應：__________________________________________________；

②負極反應：__________________________________________________；

③電池總反應：________________________________________________；

④溶液pH的變化：___________________。(填“增大”“減小”或“不變”)

Answer 1

解析：負極通入碳氫化合物，碳元素在負極區(qū)被氧化，生成物是CO₂還是，O原子由誰來提供？這是首先要考慮的兩個問題。由于負極區(qū)溶液顯堿性，所以生成物為，不會逸出CO₂。負極區(qū)攜帶O原子的粒子有H₂O分子和OH^-，若O原子由H₂O分子提供，提供O原子后的H₂O分子將游離出H⁺，與OH^-結(jié)合仍然生成H₂O分子，H₂O分子并未消耗，消耗的是OH^-，所以提供O原子的應是OH^-。1個OH^-提供1個O原子后游離出1個H⁺，與另1個OH^-結(jié)合生成H₂O分子，所以可認為2個OH^-提供1個O原子后轉(zhuǎn)化為1個H₂O分子。碳氫化合物中的H元素在C元素被氧化后以H⁺的形式游離出來，馬上與溶液中的OH^-結(jié)合為H₂O分子。其電極反應式的書寫可根據(jù)電荷守恒而配平。

    負極上通入的Al(g)，失電子后變?yōu)锳l³⁺,Al³⁺被OH^-俘獲變?yōu)锳l(OH)₃或。

    正極上O₂得電子后變?yōu)镺^2-,O^2-被H₂O俘獲變?yōu)镺H^-。

    正極上Cl₂得電子后變?yōu)镃l^-,Cl^-進入溶液不與其他粒子反應。

    寫出電池總反應，可知OH^--被消耗，故溶液pH變小。

答案：(1)①3O₂+12e^-+6H₂O12OH^-  ②C₂H₄+16OH^-+10H₂O+12e^-

③C₂H₄+3O₂+4OH^-+4H₂O  ④減小

(2)①5O₂+20e^-+10H₂O20OH^-  ②2C₂H₂+28OH^-+16H₂O+20e^-

③2C₂H₂+5O₂+8OH^-+6H₂O  ④減小

(3)①3Cl₂+6e^-6Cl^-  ②2Al+6OH^-2Al(OH)₃↓+6e^- (或2Al+8OH^- +4H₂O+6e^-)  ③3Cl₂+2Al+6OH^-2Al(OH)₃↓+6Cl^-(或3Cl₂+2Al+8OH^-6Cl^-+ +4H₂O)  ④減小