Question

某课外活动小组同学用如图装置进行实验，一段时间后在C电极表面有铜析出，试回答下列问题．
（1）A为电源的

 

极；
（2）E的电极反应式为：

 

；
（3）在常温下，现用丙装置给铁镀铜，当丙中铁表面析出铜的3.2g时，乙中溶液的pH值为

 

（假设溶液体积为1L）；
（4）在电解一段时间后在甲中加入适量

 

可以使溶液恢复到原来的浓度．
（5）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据电解池工作原理判断C的电极，再根据C的电极判断外接电源的电极．
（2）先判断E的电极，再确定E的电极反应式．
（3）整个装置中电子的得失数相等，根据E的电极反应求出产生的C（OH^-），最终得到溶液的PH值．
（4）根据电解析出的物质，从而判断加入何种物质使溶液恢复到原来的浓度．
（5）根据原电池原理，正极发生的是化合价降低得电子的反应．

解答： 解：（1）电解池中阴极发生的是阳离子得电子的反应，C电极上有铜析出，所以C电极是阴极，连接阴极的是负极，所以A为电源的负极，故答案为：负；
（2）由于A是负极，所以E是阴极，阴极上发生阳离子得电子的反应，即水电离出的H⁺得电子析出H₂的反应，所以E的电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑或2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，故答案为：2H+2e^-=H₂↑ 或2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑；  
（3）n（Cu）=3.2g÷64g/mol=0.05mol     
丙中：Cu²⁺+2e^-=Cu              
        0.1mol 0.05mol
整个装置中电子的得失数相等，故乙中转移电子数也为0.1mol，
乙中的电解反应式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑     
阴极电极方程式为：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑          
                   0.1mol 0.1mol
故c（OH^-）=0.1 mol/L，c（H⁺）=1×10^-13 mol/L，pH=13
故答案为：13．          
（4）甲中发生的反应：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂+2H₂SO₄，由方程式知，电解出的物质有Cu和O₂，所以加入CuO或CuCO₃可以使溶液恢复到原来的浓度，但Cu（OH）₂或碱式碳酸铜会使溶液变稀，不能恢复到原来的浓度，故答案为：CuO或CuCO₃；
（5）原电池正极发生的是化合价降低得电子的反应，根据方程式可知是O₂得电子，另外，由于H₂SO₄存在，所以发生的O₂酸性条件下的电极反应：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，故答案为：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

点评：本题主要考查点解池的原理，解题的关键是掌握电解池中离子的放电情况，即阳离子都是在阴极得电子放电，另外，抓住整个装置中电子得失相等，进行电解池中有关量的计算或判断，如：产物的量、溶液的PH、化学式等．