Question

11．（1）理論上講，任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池．請利用反應“Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺”設制一個化學電池（正極材料用碳棒），回答下列問題：
①該電池的負極材料是Cu，發生氧化反應（填“氧化”或“還原”），電解質溶液是AgNO₃溶液；
②正極上出現的現象是碳棒上出現銀白色物質；
③若導線上轉移電子1mol，則生成銀108克．
（2）電解原理在化學工業中有廣泛應用．如圖表示一個電解池，U型管中裝有飽和CuCl₂溶液，X、Y都是石墨電極，通過導線與直流電源相連．請回答以下問題：
①寫出電解池中X極發生了還原反應（填氧化或還原）．X極觀察到的現象是碳棒上有紅色物質附著．
②Y極發生的電極反應式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑，檢驗Y電極反應產物的方法是將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在U形管Y口，試紙變藍色．
③若作為銅的電解精煉裝置，Y極材料為粗銅，電解質溶液為硫酸銅溶液．
（3）鋼鐵腐蝕是自然界中的普遍現象．在海洋中航行的輪船，為防止腐蝕，可在輪船外側焊接鋅塊．則其負極材料為金屬鋅，負極電極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺，．

Answer 1

分析 （1）在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反應中，Cu被氧化，應為原電池的負極，電解反應為：Cu-2e-=Cu²⁺，Ag⁺得電子被還原生成單質Ag，正極上有銀白色物質生成，電極反應為Ag⁺+e-=Ag，應為原電池正極反應，正極材料為活潑性比Cu的金屬或非金屬材料，電解質溶液為含Ag⁺離子的溶液，如AgNO₃，原電池工作時，電子從負極經外電路流向正極，溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，以形成閉合回路；
（2）Y與電源正極相連，為電解池的陽極，發生氧化反應，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X連接電源的負極，為電解池的陰極，發生還原反應，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，如進行銅的精煉，則粗銅為陽極，純銅為陰極，以此解答該題；
（3）負極材料是活潑的金屬鋅，發生氧化反應，電極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺．

解答 解：（1）①在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反應中，Cu被氧化，應為原電池的負極，電解反應為：Cu-2e-=Cu²⁺，電解質溶液為含Ag⁺離子的溶液，如AgNO₃，
故答案為：Cu；氧化；AgNO₃溶液；
②Ag⁺得電子被還原生成單質Ag，正極上有銀白色物質生成，電極反應為Ag⁺+e-=Ag，應為原電池正極反應，
故答案為：碳棒上出現銀白色物質；
③正極反應為Ag⁺+e-=Ag，若導線上轉移電子1mol，則生成銀1mol，質量為108g，故答案為：108；
（2）①X連接電源的負極，為電解池的陰極，發生還原反應，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，可觀察到碳棒上有紅色物質附著，
故答案為：還原；碳棒上有紅色物質附著；
②Y與電源正極相連，為電解池的陽極，發生氧化反應，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，檢驗氯氣，可將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在U形管Y口，試紙變藍色，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在U形管Y口，試紙變藍色；
③如進行銅的精煉，則粗銅為陽極，純銅為陰極，則Y極為粗銅，電解質溶液為硫酸銅溶液，故答案為：粗銅；硫酸銅溶液；
（3）負極材料是活潑的金屬鋅，發生氧化反應，電極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺，故答案為：金屬鋅；Zn-2e^-=Zn²⁺．

點評 本題考查原電池的設計，題目難度不大，注意兩極材料的判斷以及電極反應式的書寫方法．