Question

3．甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒（如圖）．請回答下列問題：
（1）若兩池中均盛放CuSO₄溶液，反應一段時間后：
①有紅色物質析出的是：甲池中的碳棒；乙池中的鐵棒．
②在乙池中陽極的電極反應式是4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-．
（2）若兩池中均盛放飽和NaCl溶液．
①寫出乙池中發生總反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
②將濕潤的淀粉KI試紙放在乙池附近，發現試紙變藍，待一段時間后又發現藍色褪去，這是因為過量的Cl₂將生成的I₂氧化．若反應的Cl₂和I₂的物質的量之比為5：1，且生成兩種酸．該反應的化學方程式為5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．
③若乙池轉移0.02mol電子后停止實驗，池中溶液的體積是200mL，則溶液混勻后的pH=13．

Answer 1

分析 （1）①甲池為原電池裝置，Fe為負極，電極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺，C為正極，發生還原反應，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；②乙裝置為電解裝置，根據電子移動的方向可知C為陽極，Fe為陰極，陽極反應為4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-，陰極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu；
②在乙池中陽極的電極反應式是4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-；
（2）①乙池為電解食鹽水裝置，陽極反應為4OH^-═O₂+4e^-+2H₂O，陰極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑；
②根據得失電子數相等確定生成物，再根據反應物和生成物寫出反應方程式；
③當電路通過0.01mol電子時，不考慮溶液體積變化，乙池中c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，常溫下乙池溶液的pH=13．

解答 解：（1）①甲池為原電池裝置，Fe為負極，電極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺，C為正極，發生還原反應，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；②乙裝置為電解裝置，根據電子移動的方向可知C為陽極，Fe為陰極，陽極反應為4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-，陰極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，所以甲池中的碳（C ）和乙池中的鐵（Fe）有紅色物質析出，故答案為：碳；鐵；
②在乙池中陽極的電極反應式是4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-，故答案為：4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-；
（2）①氯化鈉溶液中存在的離子是：氯離子、氫氧根離子、鈉離子、氫離子，氯離子的放電能力大于氫氧根離子，氫離子的放電能力大于鈉離子，所以該反應的生成物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，總反應式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂+Cl₂，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②過量的Cl₂將生成的I₂又氧化，氯氣被還原生成氯離子，1mol氯氣被還原得到2mol電子，若反應的Cl₂和I₂物質的量之比為5：1，且生成兩種酸，根據得失電子數相等知，含碘的酸中碘的化合價是+5價，所以含碘的酸是碘酸，故氯氣和碘、水反應生成鹽酸和碘酸，反應方程式為：5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl，
故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl；
③當電路通過0.01mol電子時，不考慮溶液體積變化，乙池中c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，常溫下乙池溶液的pH=13，
故答案為：13．

點評 本題綜合考查電化學知識，題目側重于原電池和電解池的原理的考查，注意把握電極反應式的書寫，為解答該題的關鍵，題目難度不大，為判斷電解池的陰極、陽極的關鍵之處