题目内容
（（Ⅰ）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题．当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转．请回答下列问题：（1）甲装置的名称是
原电池
原电池
（填“原电池”或“电解池”）．（2）写出电极反应式：Pt极
2Cl--2e-=Cl2↑
2Cl--2e-=Cl2↑
；当甲中产生0.1mol气体时，乙中析出铜的质量应为6.4g
6.4g
；（3）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色
无变化
无变化
（填“变深”、“变浅”或“无变化”）．（Ⅱ）燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）跟O2（或空气）反应，将化学能转化为电能的装置．对于以强碱为电解质的CH4燃料电池，负极电极反应式为：
CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O
随着放电的进行，溶液的pH变小
变小
（填“变大”“变小”或“不变”）（Ⅲ）由Cu2+、Cl-、Na+、SO42-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液若干种，可选用铜电极、铂电极进行电解实验．
（1）要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，应以
铂
铂
为阳极电解Na2SO4
Na2SO4
溶液，阳极电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
4OH--4e-=2H2O+O2↑
．（2）以铂作阳极电解
NaCl
NaCl
溶液时，溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，电解的总反应式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
| ||
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
．
| ||
分析：（Ⅰ）（1）根据构成原电池的条件知：甲装置为铜锌原电池，Zn为负极，Cu为正极；
（2）甲装置为原电池，将化学能转变为电能，乙装置为电解池，据此解答；根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，转移0.2mol电子；
（3）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，为电镀池，根据电镀池的特点解答；
（Ⅱ）燃料电池是燃料跟O2（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱（如KOH）溶液，燃料气体通入的是原电池的负极失电子发生氧化反应，氧气通入的是正极发生还原反应；
（Ⅲ）（1）要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，说明本质为电解水，用惰性电极电解Na2SO4溶液时，电解质质量不变，水量减少；
（2）用惰性电极电解NaCl溶液时，电解质和水量都减少，溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，据此解答；
（2）甲装置为原电池，将化学能转变为电能，乙装置为电解池，据此解答；根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，转移0.2mol电子；
（3）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，为电镀池，根据电镀池的特点解答；
（Ⅱ）燃料电池是燃料跟O2（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱（如KOH）溶液，燃料气体通入的是原电池的负极失电子发生氧化反应，氧气通入的是正极发生还原反应；
（Ⅲ）（1）要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，说明本质为电解水，用惰性电极电解Na2SO4溶液时，电解质质量不变，水量减少；
（2）用惰性电极电解NaCl溶液时，电解质和水量都减少，溶液的碱性有明显增强，且溶液保澄清，据此解答；
解答：解：（Ⅰ）（1）由图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸和闭合电路知：该装置为原电池，Zn活泼，则Zn作负极，Cu作正极，发生电池反应为Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，电子由负极流向正极，该装置将化学能转变为电能，
故答案为：原电池；
（2）甲装置为原电池，将化学能转变为电能，乙装置为电解池，石墨和铂都为惰性电极，连接电源正极的铂电极为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl--2e-=Cl2↑，连接电源负极的碳电极为电解池的阴极，发生：Cu2++2e-=Cu，根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，铜正极上发生2H++2e-=H2↑，转移0.2mol电子，根据Cu2++2e-=Cu，乙中析出铜的物质的量为0.1mol，质量为6.4克，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；6.4；
（3）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，为电镀池，阳极铜溶解Cu-2e-=Cu2+，阴极铜上铜离子得电子析出金属铜Cu2++2e-=Cu，溶液中铜离子颜色为蓝绿色，溶液中c（Cu2+）不变，所以颜色未变，
故答案为：无变化；
（Ⅱ）甲烷燃料电池，总离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；通入氧气的一极为正极发生还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-；通入甲烷的一极为负极，发生氧化反应，反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；随着不断放电，原电池反应中反应生成水，氢氧根离子浓度减小，电解质溶液的pH减小；
故答案为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；变小；
（Ⅲ）由Cu2+、Cl-、Na+、SO42-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液，可以是CuCl2、Na2SO4；也可为CuSO4、NaCl；因阳离子放电顺序为Cu2+＞Na+＞H+，阴离子放电顺序为Cl-＞OH-＞SO42-，惰性电极电解CuCl2溶液时，铜离子、氯离子放电，则电解质Na2SO4溶液时，电解质质量不变，水量减少，惰性电极电解电解CuSO4（或NaCl）溶液时，则铜离子、氢氧根离子（或氯离子、氢离子）放电，所以电解质和水量都减少；
（1）要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，说明本质为电解水，用惰性电极电解，铜为不活泼金属，但作阳极溶解，所以选择铂作电极，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，阴极：4H++4e-=2H2 ↑，阳极4OH--4e-═2H2O+O2↑，电解Na2SO4溶液时，电解质质量不变，水量减少，
故答案为：铂；4OH--4e-═2H2O+O2↑；
（2）以铂作阳极电解硫酸铜，电解过程中，阳极：溶液中阴离子OH-、SO42-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH--4e-═2H2O+O2↑；阴极：溶液中阳离子Cu2+、H+移向阴极发生还原反应，电极反应：2Cu2++4e-═2Cu；所以溶液中氢氧离子浓度逐渐减小，氢离子浓度逐渐增大，pH值逐渐变小；
以铂作阳极电解氯化钠溶液时，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2 ↑+2OH-，阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，同时生成氢氧化钠，所以其电池反应式为：2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，所以溶液中氢离子浓度逐渐减小，pH值逐渐变大，且溶液保澄清，
故答案为：NaCl；2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑；
故答案为：原电池；
（2）甲装置为原电池，将化学能转变为电能，乙装置为电解池，石墨和铂都为惰性电极，连接电源正极的铂电极为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl--2e-=Cl2↑，连接电源负极的碳电极为电解池的阴极，发生：Cu2++2e-=Cu，根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，铜正极上发生2H++2e-=H2↑，转移0.2mol电子，根据Cu2++2e-=Cu，乙中析出铜的物质的量为0.1mol，质量为6.4克，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；6.4；
（3）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，为电镀池，阳极铜溶解Cu-2e-=Cu2+，阴极铜上铜离子得电子析出金属铜Cu2++2e-=Cu，溶液中铜离子颜色为蓝绿色，溶液中c（Cu2+）不变，所以颜色未变，
故答案为：无变化；
（Ⅱ）甲烷燃料电池，总离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；通入氧气的一极为正极发生还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-；通入甲烷的一极为负极，发生氧化反应，反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；随着不断放电，原电池反应中反应生成水，氢氧根离子浓度减小，电解质溶液的pH减小；
故答案为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；变小；
（Ⅲ）由Cu2+、Cl-、Na+、SO42-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液，可以是CuCl2、Na2SO4；也可为CuSO4、NaCl；因阳离子放电顺序为Cu2+＞Na+＞H+，阴离子放电顺序为Cl-＞OH-＞SO42-，惰性电极电解CuCl2溶液时，铜离子、氯离子放电，则电解质Na2SO4溶液时，电解质质量不变，水量减少，惰性电极电解电解CuSO4（或NaCl）溶液时，则铜离子、氢氧根离子（或氯离子、氢离子）放电，所以电解质和水量都减少；
（1）要使电解过程中溶质的组成和质量不变，而该稀溶液的浓度增大，又无浑浊，说明本质为电解水，用惰性电极电解，铜为不活泼金属，但作阳极溶解，所以选择铂作电极，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，阴极：4H++4e-=2H2 ↑，阳极4OH--4e-═2H2O+O2↑，电解Na2SO4溶液时，电解质质量不变，水量减少，
故答案为：铂；4OH--4e-═2H2O+O2↑；
（2）以铂作阳极电解硫酸铜，电解过程中，阳极：溶液中阴离子OH-、SO42-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH--4e-═2H2O+O2↑；阴极：溶液中阳离子Cu2+、H+移向阴极发生还原反应，电极反应：2Cu2++4e-═2Cu；所以溶液中氢氧离子浓度逐渐减小，氢离子浓度逐渐增大，pH值逐渐变小；
以铂作阳极电解氯化钠溶液时，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2 ↑+2OH-，阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，同时生成氢氧化钠，所以其电池反应式为：2NaCl+2H2O
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故答案为：NaCl；2NaCl+2H2O
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点评：本题考查电解原理，明确离子的放电顺序是解答本题的关键，注意电极材料与发生的电极反应是解答的关键，题目难度中等．
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