Question

1．有如图所示的电化学装置（盐桥内是饱和KNO₃、琼脂）

I关闭K₁，断开K₂，当Y 是AgNO₃、X是Fe（NO₃）₂，通电到5min时，银电极增重2.16g．
（1）N是阳极，此时若将甲烧杯中溶液混合均匀，则溶液的pH=12（食盐水的体积为2L）
（2）前5min内石墨电极上的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，此阶段内，丙中阳离子浓度变化情况为减小．（填“增大”“减小”或“不变”）
（3）5min时停止通电，将甲、乙装置中的溶液全部混合在一起，从理论上讲，得到的沉淀最多是1.8g．
II关闭K₂、断开K₁后，若电化学装置中的总反应式为Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag
（4）X、Y应该分别为A （填序号）
A．Fe（NO₃）₂、AgNO₃
B．FeC1₂、AgNO₃
C．AgNO₃、Fe（NO₃）₂．

Answer 1

分析 关闭K₁，断开K₂，乙和丙构成原电池，甲是电解池，Fe是负极，Ag是正极，银电极发生反应：Ag⁺+e^-=Ag，银电极增重2.16g，即析出金属银0.02mol，转移电子是0.02mol，
（1）Ag是正极，N是阳极，根据电极反应：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，结合电子转移进行计算；
（2）石墨电极是阴极，发生还原反应，在原电池的正极上发生还原反应；
（3）根据电解原理，甲装置产生氢氧化钠，乙装置发生电极反应Fe-2e^-=Fe²⁺，将甲、乙装置中的溶液全部混合在一起，亚铁离子和氢氧根离子之间反应生成氢氧化亚铁沉淀；
（4）根据盐桥原电池的构成特点，金属铁应该插入含有亚铁离子的盐溶液中，金属银插入含有银离子的盐溶液中．

解答 解：关闭K₁，断开K₂，乙和丙构成原电池，甲是电解池，Fe是负极，Ag是正极，银电极发生反应：Ag⁺+e^-=Ag，银电极增重2.16g，即析出金属银0.02mol，转移电子是0.02mol，
（1）Ag是正极，N是阳极，根据电极反应：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，转移电子0.02mol，所以生成氢氧化钠物质的量是0.02mol，所以c（NaOH）=$\frac{0.02mol}{2L}$=0.01mol/L，所以pH=12，故答案为：阳；12；
（2）石墨电极是阴极，发生反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，丙中发生反应：Ag⁺+e^-=Ag，阳离子浓度减小，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；减小；
（3）5min时停止通电，将甲、乙装置中的溶液全部混合在一起，甲装置产生氢氧化钠是0.02mol，乙装置发生电极反应Fe-2e^-=Fe²⁺，转移电子0.02mol，生成亚铁离子是0.02mol，将甲、乙装置中的溶液全部混合在一起，亚铁离子和氢氧根离子之间反应生成氢氧化亚铁沉淀，从理论上讲，得到的沉淀是氢氧化亚铁0.02mol，质量是0.02mol×90g/mol=1.8g，故答案为：1.8；
（4）根据盐桥原电池的构成特点，金属铁应该插入含有亚铁离子的盐溶液中，金属银插入含有银离子的盐溶液中，所以X、Y应该分别为Fe（NO₃）₂，AgNO₃．
故选A．

点评 本题考查学生电解池和原电池的工作原理以及电极反应式的书写和计算知识，难度中等．