Question

 (10分)电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。某兴趣小组做如下探究实验：

Ⅰ．（1）如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_______________________________设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________mol电子。

（2）其他条件不变，若将CuCl₂溶液换为NH₄Cl溶液，石墨电极反应式为________________________，这是由于NH₄Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因____________________________________________。

（3）如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则乙装置中石墨（1）为________极(填正、负、阴、阳)，乙装置中与铜线相连石墨电极上发生的反应式为_________________________________。

Ⅱ．如右图所示装置，通电5 min后，第③极增重2．16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL。

请完成下列问题：

①第②极上生成的物质为________mol。

②写出第①极上发生反应的电极反应式_________________________。

③设A池中原混合液的体积为200 mL，则通电前A池原混合液中Cu^2＋的浓度为________ mol/L。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）Fe＋Cu^2＋=Fe^2＋＋Cu　   0．2

（2）2H^＋＋2e^－=H₂↑   　酸性        NH₄⁺＋H₂ONH₃·H₂O＋H^＋

（3）　阴     2Cl^－－2e^－=Cl₂↑

Ⅱ．（1）①0．005    　②Cu^2＋＋2e^－=Cu　2H^＋＋2e^－=H₂↑（共1分）　   ③0．025

【解析】

试题分析：Ⅰ．由图可知该装置为原电池，Fe为负极，发生：Fe-2e^-=Fe^2-，石墨为正极，发生Cu²⁺+2e^-=Cu，总反应式为Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段时间后，两电极质量相差12g，

则Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu   两极质量差△m    转移电子

  56g         64g    56g+64g=120g       2mol

                              12g                 n

n=0．2mol

（2）若将CuCl₂溶液换为NH₄Cl溶液，溶液呈酸性，发生：NH₄⁺+H₂O⇌NH₃•H₂O+H⁺，负极发生2H⁺+2e^-═H₂↑，负极发生Fe-2e^-=Fe^2-。

（3）将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置为原电池，铁做负极，铜为正极。乙装置为电解池，石墨（1）为阴极，乙装置中与铜线相连石墨电极为阳极。发生的反应式为2Cl^－－2e^－=Cl₂↑

Ⅱ．由图可知，B装置为电解池，第③极增重2．16g，发生Ag⁺+e^-=Ag，n（Ag）=0．02mol，则转移电子为0．02mol，

A池中收集到标准状况下的气体224mL，所以气体的物质的量为0．224L/22．4L/mol=0．01mol，

A装置中阳极发生4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，转移0．02mol电子。第②极生成气体为0．005mol，

所以第①极上发生反应的电极反应式为

2H⁺+2e^-=H₂↑，

      0．01  0．005

Cu²⁺+2e^-=Cu

0．005 0．01

即Cu²⁺的物质的量为(0．02−0．005×2)/ 2=0．005mol，

c（Cu²⁺）=0．005mo/l0．2L=0．025mol/L。

考点：原电池和电解池