Question

13．如图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：
（1）打开K₂，合并K1，若所盛溶液为CuSO₄溶液：则A负 极，A极的电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺．若所盛溶 液为KCl溶液：则B极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则A电极附近可观察到的现象是A极上有气泡，电极附近溶液变红，Na⁺移向A极（填A、B）；总反应化学方程式是2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）如果要用电解的方法精炼粗铜，打开K₁，合并K₂，电解液选用CuSO₄溶液，则A电极的材料应换成是纯铜（填“粗铜”或“纯铜”），反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺的浓度将会减小（填“增大”、“减小”、“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据所盛溶液为CuSO₄溶液，打开K₂，合并K₁，该装置是原电池，较活泼的金属作负极，负极上发生氧化反应，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，正极上发生氧化反应，所盛溶液为KCl溶液，则B极上氧气得到电子发生还原反应进行分析；
（2）根据打开K₁，合并K₂，该装置是原电池，阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应进行分析；
（3）根据用电解的方法精炼粗铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应进行分析．

解答 解：（1）若所盛溶液为CuSO₄溶液，打开K₂，合并K₁，该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，负极上锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e^-=Zn²⁺，若所盛溶液为KCl溶液，则B极上氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；故答案为：负；Zn-2e^-=Zn²⁺；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，该装置是原电池，碳作阳极，锌作阴极，A电极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，溶液显碱性，酚酞遇碱变红色，所以A电极附近可观察到的现象是：产生无色气泡，电极附近溶液变红色，阳离子向阴极移动，所以Na⁺移向A极，B极上氯离子放电生成氯气，所以B电极上的电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂，总反应化学方程式是：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
故答案为：A极上有气泡，电极附近溶液变红；A；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）用电解的方法精炼粗铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，所以A电极的材料应换成是纯铜，电极反应式是Cu²⁺+2e^-=Cu，阳极上不仅铜，还有其他金属失去电子进入溶液，阴极上只有铜离子得到电子，所以反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺的浓度将会减小．
故答案为：纯铜； 减少．

点评 本题主要考查了原电池和电解池原理，明确正负极的判断及离子的放电顺序是解本题的关键，难点是电极反应式的书写，题目难度适中．