Question

17．如圖甲、乙是電化學實驗裝置．

（1）若甲、乙兩燒杯中均盛有飽和NaCl溶液．
①甲中碳棒上的電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②乙中碳棒上的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；乙中總反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-_；
③將濕潤的淀粉-KI試紙放在乙燒杯上方，發現試紙先變藍后褪色，這是因為過量的Cl₂氧化了生成的I₂．若反應中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═10HCl+2HIO₃．
（2）若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO₄溶液．
①甲中鐵棒上的電極反應式為Fe-2e^-═Fe²⁺；
②如果起始時乙中盛有200 mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段時間后溶液的pH變為1，若要使溶液恢復到電解前的狀態，可向溶液中加入CuO（或CuCO₃）（填寫物質的化學式）0.8（或1.24）g（電解前后溶液的體積不變）．

Answer 1

分析 （1）①甲為原電池裝置，鐵作負極，則石墨作正極，正極上氧氣得電子；
②乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；
③Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價降低，由電子守恒及Cl₂和I₂的物質的量之比為5：1來判斷反應后I元素的化合價，以此來書寫化學反應；
（2）①甲為原電池裝置，鐵作負極，鐵失電子；
②根據電解硫酸銅的化學反應及元素守恒來判斷加入的物質使溶液恢復到電解前的狀態，再由溶液的pH的變化計算加入物質的質量．

解答 解：（1）①甲為原電池裝置，石墨棒上氧氣得電子發生還原反應，反應為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②乙為電解裝置，由電源可知C棒為陽極，陽極上氯離子放電，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極上氫離子放電，則電解反應為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
③Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價降低，生成鹽酸，反應中Cl₂和I₂的物質的量之比為5：1，設I元素的化合價為x，則5×2×1=1×2×x，解得x=+5，則生成碘酸，所以發生的化學反應為5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，
故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃；
（2）①甲為原電池裝置，鐵作負極，負極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
②由2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，要使溶液恢復原狀態，可加入CuO（或CuCO₃），一段時間后溶液的pH變為1，則c（H⁺）=0.1mol/L-10^-5mol/L=0.1mol/L，n（H⁺）=0.2L×0.1mol/L=0.02mol，則由電解反應可知析出的Cu的物質的量為0.01mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，或m（CuCO₃）=0.01mol×124g/mol=1.24g，
故答案為：CuO（或CuCO₃）；0.8（或1.24）．

點評 本題考查原電池與電解池的工作原理，明確離子放電順序、電極反應式的書寫即可解答，難度不大．