Question

4．下面是常見的電化學裝置圖：

請回答以下問題：
（1）圖1中銅板上鐵鉚釘處容易生銹，被腐蝕的金屬是鐵，原電池的負極上發生的電極反應是Fe-2e^-═Fe²⁺
（2）圖2中A是用CuCl₂溶液和品紅溶液的混合液潤濕的濾紙，用石墨作電極，通電后發現乙周圍濾紙褪色，a極為負 極，乙為陽極．（提示：氯氣可使品紅溶液褪色）
（3）圖3中c、d是多孔石墨電極，斷開K₂，閉合K₁一段時間，觀察到兩只玻璃管內都有氣泡將電極包圍，d極上的電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，OH^-向c（填c或d）極移動．然后斷開K₁，閉合K₂，觀察到電流計A的指針有偏轉．c極上的電極反應式為O₂+H₂O+4e^-=4OH^-，OH^-向d（填c或d）極移動．

Answer 1

分析 （1）金屬在潮濕的空氣中易發生吸氧腐蝕，在原電池的正極是氧氣得電子的過程；
（2）用石墨作電極，通電后發現乙周圍濾紙褪色，說明乙處生成氯氣即為陽極，與之相連的b為正極，甲為陰極，與之相連的a為負極；
（3）斷開K₂閉合K₁一段時間，形成電解池，d和電源的負極相連，是陰極，該極上氫離子得電子放出氫氣，OH^-向陽極移動；
斷開K₁，閉合K₂時，形成氫氧燃料電池，電極d處為氫氣是負極，電極c處為氧氣是正極，該極上發生得電子的還原反應，OH^-向負極移動．

解答 解：（1）銅板上鐵鉚釘處容易生銹，是因為金屬鐵、銅、潮濕的空氣形成了原電池，其中活潑金屬鐵發生了吸氧腐蝕的結果，在該原電池的負極上是鐵失電子的過程，反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，
故答案為：鐵；Fe-2e^-═Fe²⁺；
（2）用石墨作電極，通電后發現乙周圍濾紙褪色，說明乙處生成氯氣即為陽極，與之相連的b為正極，甲為陰極，與之相連的a為負極；故答案為：負；陽；
（3）斷開K₂閉合K₁一段時間，形成電解池，d和電源的負極相連，是陰極，氫離子得電子放出氫氣，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，OH^-向陽極c移動；
斷開K₁，閉合K₂時，形成氫氧燃料電池，電極d處為氫氣是負極，電極c處為氧氣是正極，該極上發生得電子的還原反應，電極反應式為：O₂+H₂O+4e^-=4OH^-，OH^-向負極d移動，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；c；O₂+H₂O+4e^-=4OH^-；d．

點評 本題考查了原電池以及電解池原理，明確離子放電順序是解本題關鍵，結合電極反應進行解答，難度中等．