Question

20．根据如图所示装置回答：
（1）当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO₃时，
阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
阴极反应为4Ag⁺+4e^-=4Ag
（2）X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO₄时，
阳极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，
阴极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu．
（3）用铂电极电解CuSO₄和KNO₃的混合液500mL，经过一段时间后，两极均得到标况下11.2L气体，则原混合液中CuSO₄的物质的量浓度为1mol/L．

Answer 1

分析 （1）当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO₃时，X极上氢氧根离子放电、Y电极上银离子放电，根据阴阳极上放电的离子书写电池反应式；
（2）X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO₄时，X电极上Cu失电子发生氧化反应、Y电极上铜离子放电，据此书写电极反应式；
（3）用Pt电极电解1L含CuSO₄和KNO₃混合溶液，溶液中阳离子放电顺序Cu²⁺＞H⁺，阳极电极反应为溶液中阴离子氢氧根离子失电子生成氧气：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，依据两极生成气体物质的量结合电解过程中电子守恒计算便可求解．

解答 解：（1）当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO₃时，X极上氢氧根离子放电，电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极上银离子放电，电极反应为4Ag⁺+4e^-=4Ag，所以电池反应式为2H₂O+4Ag⁺$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；4Ag⁺+4e^-=4Ag；
（2）X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO₄时，X电极上Cu失电子发生氧化反应、Y电极上铜离子放电，阳极电极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极反应为^_：Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）用Pt电极电解1L含CuSO₄和KNO₃混合溶液，在两极均生成标准状况下的气体11.2L，气体的物质的量为n=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，溶液中阳离子放电顺序Cu²⁺＞H⁺，阳极电极反应为溶液中阴离子氢氧根离子失电子生成氧气：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，生成0.5molO₂，需电子为4×0.5mol=2mol；
阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，生成0.5molH₂，需0.5mol×2=1mol电子，依据电子守恒，铜离子得到电子1mol，反应的铜离子物质的量0.5mol，所以Cu²⁺的物质的量浓度c=$\frac{0.5mol}{0.5L}$=1mol/L，
故答案为：1．

点评 本题考查了电极原理的计算应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意电子守恒的计算应用和正确书写电极反应，明确电极的放电顺序为解答该题的关键，题目难度中等．