Question

9．如图所示，甲、乙两个烧杯中的溶液中溶质离子分别由Na⁺、Cu²⁺、Cl^-、SO₄^2-四种离子中的一种阳离子和一种阴离子组成．（每种离子只能选用一次）
Ⅰ、闭合K₁断开K₂，一段时间后，发现甲池中在A、B两极上产生等体积的气体（相同状况下，且不考虑气体的溶解，每个电极上得或失电子的离子只有一种），在乙池中D极的质量增加．
（1）甲溶液中电解质的化学式为NaCl，B极上的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）乙池中发生总的反应化学方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，N电极的名称为负极．
Ⅱ、闭合K₂、断开K₁，若甲、乙池中的电解质溶液分别于Ⅰ中的相同，则乙池为原电池（原电池或电解池），D电极的反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，若C极质量增加0.64g，则电路中通过的电子数为0.02N_A或1.204×10²²，甲池中溶液的pH为13．（溶液处于常温且体积不变）

Answer 1

分析 Ⅰ、闭合K₁断开K₂，为电解池，甲池中在A、B两极上产生等体积的气体，说明甲为NaCl溶液，乙为CuSO₄溶液，D极的质量增加说明D为阴极，M为正极，N为负极，
（1）甲为NaCl溶液，B为阴极，氢离子在阴极放电生成氢气；
（2）乙为CuSO₄溶液，电解硫酸铜溶液时生成硫酸、氧气和铜，N为负极；
Ⅱ、闭合K₂、断开K₁，Fe为活泼金属，能够与铜离子反应，所以乙池为原电池，Fe电极为负极，Fe失电子生成亚铁离子，C电极上铜离子得电子生成Cu，生成0.64gCu转移0.02mol电子，据电子守恒计算甲池中电解NaCl溶液的pH变化．

解答 解：I、（1）闭合K₁断开K₂，为电解池，甲池中在A、B两极上产生等体积的气体，说明甲为NaCl溶液，乙为CuSO₄溶液，D极的质量增加说明D为阴极，M为正极，N为负极，B为阴极，氢离子在阴极放电生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：NaCl；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）乙为CuSO₄溶液，电解硫酸铜溶液时生成硫酸、氧气和铜，电解方程是为2CuSO₄+2H₂O电解?2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，D极的质量增加说明D为阴极，M为正极，N为负极，故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑；负极；
Ⅱ、闭合K₂、断开K₁，Fe为活泼金属，能够与铜离子反应，所以乙池为原电池，Fe电极为负极，Fe失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，C电极上铜离子得电子生成Cu，生成0.64gCu转移0.02mol电子，据电子守恒，甲池中电解NaCl溶液生成的NaOH为0.02mol，c（OH^-）=0.1mol/L，pH=13，
故答案为：原电池；Fe-2e^-=Fe²⁺；0.02N_A或1.204×10²²；13．

点评 本题考查了原电池和电解池相关知识以及多池相连时原电池、电解池的判断，分析电极材料是解答的关键，题目难度不大．