Question

15．某小组为研究电化学原理，设计如图所示装置：
（1）a和b不相连，c是铜片，d是锌片，m是稀硫酸，锌片上的现象是有大量气泡生成．
（2）a和b用导线相连：
①c是石墨电极，d是铜片，m是硝酸银溶液，电池总反应是Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag．
②c、d是Pt电极，m是稀硫酸．分别向两极通入甲烷和氧气，通入甲烷的一极是
负极（填“正极”或“负极”），电极反应式是CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺．
（3）a和b分别连接直流电源：
①利用该装置实现粗铜的精炼，粗铜应做阴极（填“阴极”或“阳极”）．
②c、d是石墨电极，m是NaCl溶液，向溶液中滴加几滴酚酞试液．实验开始后c极首先出现红色，则b连接直流电源的正极（填“正极”或“负极”），通电时总反应的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，检验d极气体产物的方法是能使湿润的淀粉KI试纸变蓝．
③c、d分别是石墨电极和铜电极，m是浓NaOH溶液，通过反应：2Cu+H₂O ^电解Cu₂O+H₂↑ 可制得纳米级Cu₂O．阳极的电极反应式是2Cu+OH^--2e^-=Cu₂O+H⁺．

Answer 1

分析 （1）Zn与稀硫酸反应置换出氢气；
（2）①c是石墨电极，d是铜片，m是硝酸银溶液，电池中总反应为Cu与银离子的置换反应；
②c、d是Pt电极，m是稀硫酸，分别向两极通入甲烷和氧气，形成燃料电池，通入燃料的为负极；
（3）①电解精炼，粗铜作阳极，精铜作阴极
②电解NaCl溶液时，阴极生成氢气和氢氧根离子，阳极上生成氯气，氯气能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；
③电解发生2Cu+H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，则Cu失电子为阳极．

解答 解：（1）Zn与稀硫酸反应置换出氢气，所以锌片上有大量气泡生成；
故答案为：有大量气泡生成；
（2）①c是石墨电极，d是铜片，m是硝酸银溶液，电池中总反应为Cu与银离子的置换反应，反应离子方程式为：Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag；
故答案为：Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag；
②c、d是Pt电极，m是稀硫酸，分别向两极通入甲烷和氧气，形成燃料电池，通入燃料的为负极，则通入甲烷的一极是负极，酸性条件下，甲烷失电子生成二氧化碳和氢离子，则负极的电极反应式为：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
故答案为：负极；CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
（3）①电解精炼，粗铜失电子逐渐溶解，所以粗铜作阳极，铜离子在阴极上得电子，所以精铜作阴极；
故答案为：阴极；
②c、d是石墨电极，m是NaCl溶液，向溶液中滴加几滴酚酞试液，阴极生成氢气和氢氧根离子，所以阴极附近先变红色，则c为阴极，b为阳极，所以b与电源的正极相连，电解的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；阳极上生成氯气，氯气能使湿润的淀粉KI试纸变蓝，所以用湿润的淀粉KI试纸检验氯气；
故答案为：正极；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；
③通过电解发生2Cu+H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，则Cu失电子为阳极，阳极的电极方程式为：2Cu+OH^--2e^-=Cu₂O+H⁺；
故答案为：2Cu+OH^--2e^-=Cu₂O+H⁺．

点评 本题考查学生化学反应、原电池原理的应用和电解原理的应用，明确原电池和电解池的工作原理及所发生的氧化还原反应是解答本题的关键，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的应用能力．