问题 填空题

银锌碱性蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置.电池放电时的反应原理是:Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2

现用该蓄电池电解c(NO3-)=6mol•L-1的KNO3和Cu(NO32的混合溶液500mL,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况)(电解池的电极均为石墨电极).

回答下列问题:

(1)银锌碱性蓄电池的正极反应式为______.

(2)电解过程中,阳极反应式为______;阴极反应式为______.

(3)上述电解过程中共转移电子总数______.

(4)电解得到的Cu的质量为______.

(5)原混合溶液中c(K+)为______.

(6)电解后溶液中c(H+)______4mol/L(选填“<”“=”“>”).

答案

(1)该原电池中,较活泼的金属锌失电子作负极,氧化银作正极,正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子,电极反应式为:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

故答案为:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

(2)电解过程中,阳极上氢氧根放电生成氧气和水,4OH--4e-=2H2O+O2↑;阴极上先是铜离子放电生成铜,当铜离子完全析出时,氢离子放电生成氢气,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2(或4H2O+4e-=2H2+4OH-).

故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2(或4H2O+4e-=2H2+4OH-).

(3)电解过程中,阳极上失电子,阴极上得电子,根据氧气与转移电子之间的关系式计算.

设转移电子为X.

4OH--4e-=2H2O+O2↑;

   4NA    22.4L

   X     22.4L    

X=4NA

故答案为4NA

(4)氢氧根离子失去4NA 电子析出22.4L氧气转移电子,氢离子得到2NA电子析出22.4L氢气,所以铜离子得到2NA

电子析出铜单质.

设铜单质的质量是y.

Cu2++2e-=Cu 

   2NA  64g

   2NA y

 y=64g.

故答案为64g.

(5)铜的质量是64g,其物质的量是1mol,则C(Cu2+)=

1mol
0.5L
=2mol/L,c(NO3-)=6mol•L-1;设钾离子的物质的量浓度为z,根据溶液呈电中性,溶液中阴阳离子所带电量相等得,2C(Cu2+)+C(K+)=c(NO3-),所以

C(K+)=c(NO3-)-2C(Cu2+)=2mol/L.

故答案为:2 mol•L-1

(6)根据4OH--4e-=2H2O+O2↑知,生成22.4L氧气需要氢氧根离子4mol,根据2H++2e-=H2↑知,生成22.4L氢气需要氢离子2mol,水电离出的氢离子和氢氧根离子个数相同,所以溶液中氢离子的物质的量是2mol,电解过程中溶液的体积减小,所以c(H+)>

2mol
0.5L
=4mol/L.

故答案为>.

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