Question

3．甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒（如图）．请回答下列问题：
（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是：甲池中的碳棒；乙池中的铁棒．
②在乙池中阳极的电极反应式是4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-．
（2）若两池中均盛放饱和NaCl溶液．
①写出乙池中发生总反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl₂将生成的I₂氧化．若反应的Cl₂和I₂的物质的量之比为5：1，且生成两种酸．该反应的化学方程式为5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．
③若乙池转移0.02mol电子后停止实验，池中溶液的体积是200mL，则溶液混匀后的pH=13．

Answer 1

分析 （1）①甲池为原电池装置，Fe为负极，电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，C为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；②乙装置为电解装置，根据电子移动的方向可知C为阳极，Fe为阴极，阳极反应为4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-，阴极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu；
②在乙池中阳极的电极反应式是4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-；
（2）①乙池为电解食盐水装置，阳极反应为4OH^-═O₂+4e^-+2H₂O，阴极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑；
②根据得失电子数相等确定生成物，再根据反应物和生成物写出反应方程式；
③当电路通过0.01mol电子时，不考虑溶液体积变化，乙池中c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，常温下乙池溶液的pH=13．

解答 解：（1）①甲池为原电池装置，Fe为负极，电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，C为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；②乙装置为电解装置，根据电子移动的方向可知C为阳极，Fe为阴极，阳极反应为4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-，阴极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，所以甲池中的碳（C ）和乙池中的铁（Fe）有红色物质析出，故答案为：碳；铁；
②在乙池中阳极的电极反应式是4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-，故答案为：4OH^-=O₂↑+2H₂O+4e^-；
（2）①氯化钠溶液中存在的离子是：氯离子、氢氧根离子、钠离子、氢离子，氯离子的放电能力大于氢氧根离子，氢离子的放电能力大于钠离子，所以该反应的生成物是氯气、氢气、氢氧化钠，总反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂+Cl₂，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②过量的Cl₂将生成的I₂又氧化，氯气被还原生成氯离子，1mol氯气被还原得到2mol电子，若反应的Cl₂和I₂物质的量之比为5：1，且生成两种酸，根据得失电子数相等知，含碘的酸中碘的化合价是+5价，所以含碘的酸是碘酸，故氯气和碘、水反应生成盐酸和碘酸，反应方程式为：5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl，
故答案为：5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl；
③当电路通过0.01mol电子时，不考虑溶液体积变化，乙池中c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，常温下乙池溶液的pH=13，
故答案为：13．

点评 本题综合考查电化学知识，题目侧重于原电池和电解池的原理的考查，注意把握电极反应式的书写，为解答该题的关键，题目难度不大，为判断电解池的阴极、阳极的关键之处