Question

6．如圖，A為直流電源，B為電解槽，c、d為石墨電極，B中存放有100mL NaCl和CuCl₂的混合溶液，其中Cu²⁺的物質的量濃度為0.1mol/L，閉合K，d極收集到標準狀況下448mL的一種氣體甲，該氣體能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍．氣體體積均在標準狀況下測定，假設溶液的體積變化忽略不計，不考慮電解產生的氣體溶解和吸收．請回答下列問題．
（1）A電源的a極是負極
（2）計算c極理論上收集到的氣體的體積是0.224L（標準狀況下）．
（3）假設100mL溶液中，c（Cu²⁺）=a mol/L，c（Na⁺）=b mol/L，Cu²⁺完全放電后，理論上d極產生甲氣體的體積V范圍是2.24aL≤V≤（2.24a+1.12b）L（用帶a、b的代數式表示）．

Answer 1

分析 d極收集到標準狀況下448mL的一種氣體甲，該氣體能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍，則d極收集的氣體為氯氣，d極的電極方程式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，所以d為陽極，則b為正極，a為負極，c為陰極，陰極上先銅離子得電子，后氫離子得電子，則發生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，結合電子守恒進行計算分析．

解答 解：d極收集到標準狀況下448mL的一種氣體甲，該氣體能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍，則d極收集的氣體為氯氣，d極的電極方程式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，所以d為陽極，則b為正極，a為負極，c為陰極，陰極上先銅離子得電子，后氫離子得電子，則發生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，
（1）A電源的a極是負極；故答案為：負極；
（2）d極的電極方程式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣為0.448L，則其物質的量為0.02mol，所以轉移電子為0.04mol，n（Cu²⁺）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，所以銅離子得到的電子為0.02mol，氫離子得到的電子為0.04mol-0.02mol=0.02mol，由2H⁺+2e^-=H₂↑可知，生成的氫氣為0.01mol，其體積為0.01mol×22.4L/mol=0.224L；
（3）若只發生CuCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑，則n（Cu）=0.1amol，V（Cl₂）=0.1amol×22.4L/mol=2.24aL，
若發生CuCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑，后又發生2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，第一個反應生成氯氣為2.24aL，第二個反應生成氯氣為0.1bmol×$\frac{1}{2}$×22.4L/mol=21.12bL，則一共生成2.24a+1.12bL，所以理論上d極產生甲氣體的體積V范圍是2.24aL≤V≤（2.24a+1.12b）L；
故答案為：2.24aL≤V≤（2.24a+1.12b）L．

點評 本題考查學生有關電解池的工作原理知識，注意把握陰陽兩極上離子的放電順序，明確電極反應式中電子與各物質之間的關系是解題的關鍵，題目難度中等．