Question

I．某學生設計了如圖1所示的裝置（框內部分未畫出），在裝置內起初發生的反應為Cu+H₂SO₄=H₂↑+CuSO₄，試回答：
（1）該裝置的名稱是

 

（填“電解池”或“原電池”）．
（2）A、B中至少有一種是金屬

 

（填名稱），接電源的

 

（填“正極”或“負極”）．
（3）寫出該裝置中發生還原反應的電極反應方程式為

 

．
（4）若C溶液為100ml飽和食鹽水，A 和B電極均為碳棒，該學生利用如圖2所示裝置進行電解，寫出該電解過程中的總反應的離子方程式

 

，
當放出標況下112ml氫氣時，該溶液的pH=

 

（室溫下）．
II．利用如圖2裝置，可以模擬鐵的電化學防護．若X為銅，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于

 

 處．
若X為鋅棒，開關K置于M處，該電化學防護法稱為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,金屬的電化學腐蝕與防護

專題：

分析：I．（1）Cu+H₂SO₄=H₂↑+CuSO₄不能自發進行，要是該反應發生，則該裝置必須是電解池；
（2）該電解池中，Cu作陽極、金屬或石墨作陰極，陽極連接電源正極；
（3）該裝置中，陰極上得電子發生還原反應；
（4）用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，同時陰極附近有氫氧根離子生成，根據氫氣和氫氧根離子之間的關系計算氫氧根離子濃度，從而計算溶液的pH；
II．作原電池負極或電解池陽極的金屬加速被腐蝕，作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護．

解答： 解：I．（1）Cu+H₂SO₄=H₂↑+CuSO₄不能自發進行，要是該反應發生，則該裝置必須是電解池，且Cu作陽極，故答案為：電解池；
（2）該電解池中，Cu作陽極、金屬或石墨作陰極，陽極連接電源正極，故答案為：銅；正極；
（3）該裝置中，陰極上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上氫離子放電生成氫氣，同時陰極附近有氫氧根離子生成，電池反應式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
設生成氫氧根離子的物質的量為x，
2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2 OH^- 
             22.4L     2mol
             0.112L    x
22.4L：2mol=0.112L：x，
x=

0.112L×2mol

22.4L

=0.01mol，
c（OH^-）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，則溶液的pH=13，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
II．作原電池負極或電解池陽極的金屬加速被腐蝕，作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護，
若X為銅，Fe的活潑性大于Cu，為減緩鐵的腐蝕，則Fe應該作陰極，所以開關K應置于N處；若X為鋅棒，Zn的活潑性大于Fe，開關K置于M處，該裝置為原電池，則該電化學防護法稱為犧牲陽極陰極保護法 （或犧牲陽極保護法），
故答案為：N；犧牲陽極陰極保護法 （或犧牲陽極保護法）．

點評：本題考查原電池和電解池原理，根據方程式的自發性判斷電池類型，知道原電池和電解池的區別，會書寫電極反應式，難點是pH的計算，題目難度不大．