Question

4．按如圖所示裝置進行實驗，并回答下列問題：
（1）鋅極發生反應的電極反應式為Zn-2e^-═Zn²⁺；銅極發生反應的電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu；
（2）石墨棒C₁發生反應的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；石墨棒C₂附近發生的實驗現象為有無色氣泡產生附近溶液變紅色．
（3）當C₂極析出224mL氣體（標準狀況）時，鋅的質量減少0.65g，CuSO₄溶液的質量增加（填“增加”或“減少”）．

Answer 1

分析 （1）左邊裝置能自發的進行氧化還原反應，所以為原電池，原電池中鋅作負極、Cu作正極，負極上電極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）石墨棒C₁為陽極，電極反應式為2Cl^--2e-=Cl₂↑，石墨棒C₂為陰極，電極反應式為2H⁺+2e-=H₂↑，據此分析；
（3）根據串聯電路中轉移電子相等進行計算．

解答 解：（1）左邊裝置能自發的進行氧化還原反應，能將化學能轉化為電能，所以為原電池，鋅作負極、Cu作正極，負極上電極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；故答案為：Zn-2e^-═Zn²⁺；Cu²⁺+2e^-═Cu；
（2）石墨棒C₁為陽極，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，石墨棒C₂為陰極，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，石墨棒C₂附近還生成氫氧根離子，導致溶液堿性增強，則溶液的pH增大，酚酞遇堿變紅色，所以石墨棒C₂附近發生的實驗現象是：有氣體生成、溶液變紅色，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，有無色氣泡產生附近溶液變紅色；
（3）C₂極上的反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，當產生0.224L即$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol氣體（標準狀態）時，轉移電子是0.02mol，根據電極反應：Zn-2e^-=Zn²⁺，鋅的物質的量減少了$\frac{0.02mol}{2}$×65g/mol=0.65g，根據電池反應式Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺，故生成銅單質是0.01mol，質量是0.64g，即CuSO₄溶液的質量增加了0.65g-0.64g=0.01g，
故答案為：0.65，增加．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，根據反應的自發性確定原電池和電解池，再結合各個電極上發生的反應來分析解答，難點是電極反應式的書寫，題目難度不大．