Question

【題目】乙烷（C2H6）作為一種新能源在化學領域應用廣泛，請回答下列問題：(如圖所示，裝置Ⅰ為乙烷燃料電池(電解質溶液為KOH溶液)，通過裝置Ⅱ實現鐵棒上鍍銅。

①a處應通入______(填“C2H6”或“O2”)，a處電極上發生的電極反應式是____________________________________；

②電鍍結束后，裝置Ⅰ中溶液的pH______(填寫“變大”“變小”或“不變”，下同)，裝置Ⅱ中Cu2＋的物質的量濃度______；

③電鍍結束后，裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH－以外還含有___________(忽略水解)；在此過程中若完全反應，裝置Ⅱ中陰極質量變化12.8 g，則裝置Ⅰ中理論上消耗乙烷________L(標準狀況下)。

Answer 1

【答案】 C2H6 C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O 變小 不變 CO32- 0.64

【解析】試題分析：本題考查乙烷燃料電池，電鍍原理以及多池串聯裝置的計算。裝置II實現鐵棒上鍍銅，根據電鍍原理，則Fe為陰極，Cu為陽極，Fe極與a極相連，Cu極與b極相連，a極為負極，b極為正極。

①乙烷燃料電池中，通入乙烷的一極為負極，通入O2的一極為正極，a處應通入C2H6。由于電解質溶液為KOH溶液，a處C2H6發生氧化反應生成CO32-，1molC2H6失去14mol電子，a處的電極反應式為C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O。

②裝置I中電池總反應為2C2H6+7O2+8OH-=4CO32-+10H2O，OH-濃度減小，pH變小。裝置II中Cu極的電極反應式為Cu-2e-=Cu2+，Fe極的電極反應式為Cu2++2e-=Cu，裝置II中Cu2+的物質的量濃度不變。

③根據裝置I中的電池總反應，電鍍結束后裝置I溶液中的陰離子除了OH-外還含有CO32-。裝置II中陰極電極反應為Cu2++2e-=Cu，裝置I中負極反應式為C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O，根據電子守恒，2n（Cu）=14n（C2H6），n（C2H6）=n（Cu）==mol，消耗乙烷在標準狀況下的體積為mol22.4L/mol=0.64L。