Question

15．某小組為研究電化學原理，設計如圖所示裝置：
（1）a和b不相連，c是銅片，d是鋅片，m是稀硫酸，鋅片上的現象是有大量氣泡生成．
（2）a和b用導線相連：
①c是石墨電極，d是銅片，m是硝酸銀溶液，電池總反應是Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag．
②c、d是Pt電極，m是稀硫酸．分別向兩極通入甲烷和氧氣，通入甲烷的一極是
負極（填“正極”或“負極”），電極反應式是CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺．
（3）a和b分別連接直流電源：
①利用該裝置實現粗銅的精煉，粗銅應做陰極（填“陰極”或“陽極”）．
②c、d是石墨電極，m是NaCl溶液，向溶液中滴加幾滴酚酞試液．實驗開始后c極首先出現紅色，則b連接直流電源的正極（填“正極”或“負極”），通電時總反應的離子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，檢驗d極氣體產物的方法是能使濕潤的淀粉KI試紙變藍．
③c、d分別是石墨電極和銅電極，m是濃NaOH溶液，通過反應：2Cu+H₂O ^電解Cu₂O+H₂↑ 可制得納米級Cu₂O．陽極的電極反應式是2Cu+OH^--2e^-=Cu₂O+H⁺．

Answer 1

分析 （1）Zn與稀硫酸反應置換出氫氣；
（2）①c是石墨電極，d是銅片，m是硝酸銀溶液，電池中總反應為Cu與銀離子的置換反應；
②c、d是Pt電極，m是稀硫酸，分別向兩極通入甲烷和氧氣，形成燃料電池，通入燃料的為負極；
（3）①電解精煉，粗銅作陽極，精銅作陰極
②電解NaCl溶液時，陰極生成氫氣和氫氧根離子，陽極上生成氯氣，氯氣能使濕潤的淀粉KI試紙變藍；
③電解發生2Cu+H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，則Cu失電子為陽極．

解答 解：（1）Zn與稀硫酸反應置換出氫氣，所以鋅片上有大量氣泡生成；
故答案為：有大量氣泡生成；
（2）①c是石墨電極，d是銅片，m是硝酸銀溶液，電池中總反應為Cu與銀離子的置換反應，反應離子方程式為：Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag；
故答案為：Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag；
②c、d是Pt電極，m是稀硫酸，分別向兩極通入甲烷和氧氣，形成燃料電池，通入燃料的為負極，則通入甲烷的一極是負極，酸性條件下，甲烷失電子生成二氧化碳和氫離子，則負極的電極反應式為：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
故答案為：負極；CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
（3）①電解精煉，粗銅失電子逐漸溶解，所以粗銅作陽極，銅離子在陰極上得電子，所以精銅作陰極；
故答案為：陰極；
②c、d是石墨電極，m是NaCl溶液，向溶液中滴加幾滴酚酞試液，陰極生成氫氣和氫氧根離子，所以陰極附近先變紅色，則c為陰極，b為陽極，所以b與電源的正極相連，電解的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；陽極上生成氯氣，氯氣能使濕潤的淀粉KI試紙變藍，所以用濕潤的淀粉KI試紙檢驗氯氣；
故答案為：正極；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；能使濕潤的淀粉KI試紙變藍；
③通過電解發生2Cu+H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，則Cu失電子為陽極，陽極的電極方程式為：2Cu+OH^--2e^-=Cu₂O+H⁺；
故答案為：2Cu+OH^--2e^-=Cu₂O+H⁺．

點評 本題考查學生化學反應、原電池原理的應用和電解原理的應用，明確原電池和電解池的工作原理及所發生的氧化還原反應是解答本題的關鍵，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的應用能力．