Question

請同學們仔細分析下面的裝置圖，回答以下問題：

（1）甲池中碳棒的電極反應式：

 

．
（2）假設甲池中CuSO₄溶液足量而且兩電極的質量開始時相等，一段時間后兩電極的質量差為12g，則整個電路中轉移的電子數目為

 

．
（3）乙池實驗時，先斷開K₂，閉合K₁，兩極均有氣泡產生；一段時間后，斷開K₁，閉合K₂，發現電流表A指針偏轉．
①斷開K₂，閉合K₁時，直流電源端為正極（填“A”或“B”），此時發生總反應的離子方程式為：

 

，若一段時間后，兩電極共收集到標準狀況下1120mL氣體，則此時溶液的PH為

 

（假設常溫下此時溶液的體積為500mL）．
②斷開K₁，閉合K₂時，銅電極上的電極反應式為：

 

．
③若乙池的電源正負極開始時就與上述電源的相反，則反應一段時間后，其溶液中可能出現的現象是

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）該裝置是原電池，Fe易失電子作負極、C為正極，正極上銅離子放電；
（2）負極上反應Fe-2e^-=Fe²⁺、正極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，負極質量減少、正極質量增加，則兩個電極質量差等于溶解鐵和析出銅的質量之和，根據金屬和轉移電子之間的關系計算；
（3）①斷開K₂，閉合K₁時，兩極均有氣泡產生，說明銅作陰極、石墨作陽極，則A是正極，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電；
若一段時間后，兩電極共收集到標準狀況下1120mL氣體，其物質的量=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，根據轉移電子相等知，兩個電極上生成氣體物質的量相等，所以生成氯氣的物質的量為0.025mol，根據氯氣和氫氧化鈉正極的關系計算溶液的pH；
②斷開K₁，閉合K₂時，形成原電池，銅電極上氫氣失電子發生氧化反應；
③若乙池的電源正負極開始時就與上述電源的相反，Cu電極上銅失電子發生氧化反應，石墨電極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中有氫氧根離子生成，銅離子在堿性條件下生成氫氧化銅沉淀．

解答： 解：（1）該裝置是原電池，Fe易失電子作負極、C為正極，正極上銅離子放電，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）負極上反應Fe-2e^-=Fe²⁺、正極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，負極質量減少、正極質量增加，則兩個電極質量差等于溶解鐵和析出銅的質量之和，根據轉移電子相等知，溶解Fe與析出Cu的物質的量相等，設Fe和Cu的物質的量分別為xmol，（56+64）g/mol×xmol=12g，x=0.1mol，根據鐵和轉移電子關系知，轉移電子的物質的量數目為0.2N_A，故答案為：0.2N_A；
（3）①斷開K₂，閉合K₁時，兩極均有氣泡產生，說明銅作陰極、石墨作陽極，則A是正極，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，電池反應式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
若一段時間后，兩電極共收集到標準狀況下1120mL氣體，其物質的量=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，根據轉移電子相等知，兩個電極上生成氣體物質的量相等，所以生成氯氣的物質的量為0.025mol，根據2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-知，生成n（NaOH）=0.05mol，C（OH^-）=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，則溶液的pH=13，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2 OH^-；13；
②斷開K₁，閉合K₂時，形成原電池，銅電極上氫氣失電子發生氧化反應，電極反應式為2H₂-2e^-=2H⁺，故答案為：2H₂-2e^-=2H⁺；
③若乙池的電源正負極開始時就與上述電源的相反，Cu電極上銅失電子發生氧化反應，石墨電極上氫離子放電生成H₂，同時溶液中有OH^-生成，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓，所以看到的現象是有藍色沉淀生成，故答案為：有藍色沉淀生成．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，明確各個電極上發生的反應是解本題關鍵，注意：活潑金屬作陽極時，陽極上金屬失電子發生氧化反應，為易錯點．