题目内容

16．如图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：
（1）打开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液：则A为负极，B极的电极反应式为Cu2++2e-═Cu．
若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，K+移向B极（填A、B）
（2）打开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：
①A电极附近可观察到的现象是产生无色气泡，溶液变红色．总反应化学方程式是2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑．
②反应一段时间后打开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积（标准状况）为11.2mL，将溶液充分混合，溶液的pH约为12．若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的HCl．
（3）如要用电解方法精炼粗铜，打开K1，闭合K2，电解液选用CuSO4溶液，则A电极的材料应换成是纯铜，反应一段时间后电解质溶液中Cu2+浓度减小（填“增大”、“减小”、“不变”）．

分析 （1）打开K2，闭合K1，该装置为原电池，A极的Zn易失电子作负极、B极的C作正极，B电极上铜离子得电子发生还原反应；
若所盛溶液为KCl溶液，B电极上氧气得电子发生还原反应，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；
（2）打开K1，闭合K2，该装置是电解池，A为阴极、B为阳极，
若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，
①A电极上水得电子生成氢气，同时溶液中还生成OH-，导致A极附近溶液碱性增强，B电极上氯离子放电生成氯气；
②反应一段时间后打开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积（标准状况）为11.2mL，根据氯气和NaOH之间的关系式计算生成c（NaOH），从而计算溶液的pH值；
若要使电解质溶液恢复到原状态，根据“析出什么加入什么”原则加入物质；
（3）如要用电解方法精炼粗铜，打开K1，闭合K2，电解液选用CuSO4溶液，粗铜作阳极、纯铜作阴极，溶解的Cu小于析出的Cu．

解答 解：（1）打开K2，闭合K1，该装置为原电池，A极的Zn易失电子作负极、B极的C作正极，B电极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-═Cu；
若所盛溶液为KCl溶液，B电极上氧气得电子发生还原反应，电极发生有为O2+2H2O+4e-=4OH-；
电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以钾离子向正极B移动，
故答案为：负；Cu2++2e-═Cu；O2+2H2O+4e-=4OH-；B；
（2）打开K1，闭合K2，该装置是电解池，A为阴极、B为阳极，
若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，
①A电极上水得电子生成氢气，同时溶液中还生成OH-，导致A极附近溶液碱性增强，溶液变红色，所以A电极上看到的现象是产生无色气泡，溶液变红色，
B电极上氯离子放电生成氯气，电池反应式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑；
故答案为：产生无色气泡，溶液变红色；2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑；
②反应一段时间后打开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积（标准状况）为11.2mL，根据2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑得c（NaOH）=$\frac{\frac{0.0112L}{22.4L/mol}×2}{0.1L}$=0.01mol/L，则溶液的pH=12，
电解过程中阳极上析出氯气、阴极上析出氢气，所以相当于析出HCl，若要使电解质溶液恢复到原状态，根据“析出什么加入什么”原则加入物质应该是HCl，
故答案为：12；HCl；
（3）如要用电解方法精炼粗铜，打开K1，闭合K2，电解液选用CuSO4溶液，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以A应该是纯铜、B为粗铜，溶解的Cu小于析出的Cu，所以溶液中铜离子浓度减小，
故答案为：纯铜；减小．

点评 本题考查原电池和电解池原理，为高频考点，明确原电池和电解池区别及离子放电顺序是解本题关键，注意：电解精炼、电镀都属于电解池，难点是pH的计算，题目难度不大．

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