Question

【题目】某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时，观察到电流表的指针发生了偏移。

请回答下列问题：

(1)乙装置的名称是________；Zn为________极。

(2)写出电极反应：Cu极：______________________；石墨棒极：______________________。

(3)当甲中产生0.1mol气体时，乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________________。

(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K一段时间后，乙中溶液的颜色________（填“变深”、“变浅”或“无变化”)。

(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K一段时间后，甲中溶液的pH将________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）；乙中溶液的pH将________。

(6)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和Na2SO4溶液，闭合K一段时间，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO4·10H2O析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为________(用含w、a的表达式表示，不必化简)。

Answer 1

【答案】电解池 负 2H＋＋2e－=H2↑ Cu2＋＋2e－=Cu 2.24L 无变化 增大 增大 ×100%

【解析】

在甲池中，有自发的氧化还原反应Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，因此甲池为原电池，而乙为电解池，在甲池中，Zn失去电子，被氧化，作负极，电极方程式为Zn－2e－=Zn2＋；Cu作正极，溶液中的H＋得到电子，生成H2，电极方程式为2H＋＋2e－=H2↑。乙池中，石墨与Zn相连，则石墨作阴极，溶液中的Cu2＋得电子生成Cu，电极方程式为Cu2＋＋2e－=Cu；Pt，惰性电极，与Cu相连，作阳极，溶液中的Cl－失电子，电极方程式为2Cl－－2e－=Cl2↑。

(1) 在甲池中，有自发的氧化还原反应Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，因此甲池为原电池，而乙为电解池，在甲池中，Zn失去电子，被氧化，作负极；

(2)根据分析，在甲池中，Zn失去电子，被氧化，作负极，电极方程式为Zn－2e－=Zn2＋；Cu作正极，溶液中的H＋得到电子，生成H2，电极方程式为2H＋＋2e－=H2↑；

(3)当甲中产生了0.1mol气体，即0.1molH2，根据电极方程式，生成0.1molH2转移了0.2mol电子，则乙中，也转移0.2mol电子，生成0.1mol氯气，在标准状况下的体积为2.24L；

(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，Cu为活性电极，则阳极反应变为Cu－2e－=Cu2＋，而阴极仍为Cu2＋＋2e－=Cu，阳极产生的Cu2＋和阴极消耗的Cu2＋相等，则溶液中的Cu2＋浓度不变，溶液的颜色不变；

(5)甲中消耗了H＋，pH增大；电解NaCl溶液，则阴极为水得到电子，电极方程式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，乙中生成了OH－，pH增大；

(6)电解饱和Na2SO4溶液，Na＋和SO42－均不放电，实质为电解水，阴极上有amol气体生成式，同时有w g Na2SO4·10H2O析出，假设温度不变，由于电解的是饱和Na2SO4溶液，则剩余的溶液是饱和溶液，电解消耗的水和析出的晶体，也能构成Na2SO4的饱和溶液，则可以根据析出的晶体和电解消耗的水，求解饱和Na2O4溶液中溶质的质量分数，阴极生成的为H2，根据总反应方程式2H2O2H2↑＋O2↑；阴极生成amolH2，则电解了amolH2O，则析出的物质的总质量为(w＋18a)g，溶质Na2SO4的质量为，则溶质的质量分数应为。