Question

14．下列四种装置中，①盛200mL0.05mol/L硫酸铜溶液，②盛200mL0.05mol/L硫酸，③盛200mL0.05mol/L硫酸锌溶液，④盛200mL0.1mol/L氯化钾溶液

（1）上述四种装置中，为电解池的是①③④（用编号回答）
（2）用离子方程式回答：通电时装置①中的总反应式是2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+4H⁺+2Cu；
（3）工作一段时间后，测得导线上均通过0.02mole^-，则上述四种装置中溶液pH最小的溶液其pH为②（溶液体积变化忽略不计）；
（4）若将装置④中的外加电源正负极对换，则电极反应方程式是（注明电极名称）阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极：2Fe-4e^-=2Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）有外加直流电源的为电解池；与电源正极相连的电极为阳极发生氧化反应；
（2）装置①中是用惰性电极电解硫酸铜溶液，阳极上氢氧根离子放电，电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极上铜离子放电，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，所以通电时装置①中的总反应式是2Cu²⁺+2H₂O═O₂↑+4H⁺+2Cu；
（3）根据各个装置中氢离子或氢氧根离子浓度变化判断；
（4）若将装置④中的外加电源正负极对换，所以铁是阳极，阳极：2Fe-4e^-=2Fe²⁺，阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑．

解答 解：（1）有外接电源的属于电解池，没有外接电源的属于原电池，所以属于电解池的是①③④，
故答案为：①③④；
（2）装置①中是用惰性电极电解硫酸铜溶液，阳极上氢氧根离子放电，电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极上铜离子放电，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，所以通电时装置①中的总反应式是2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+4H⁺+2Cu，故答案为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$O₂↑+4H⁺+2Cu；
（3）①电解硫酸铜溶液时，阳极上水电离出来的氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，导致溶液中氢离子浓度增大，酸性增强，pH减小；
②中锌失电子发生氧化反应，氢离子得电子发生还原反应，导致溶液中氢离子浓度减小，溶液的PH增大，溶液始终显酸性；
③中阳极上锌失电子发生氧化反应，阴极上锌离子放电，导致溶液中氢离子浓度不变，pH不变；
④中阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，溶液的PH增大，溶液显碱性，
所以则上述四种装置中溶液pH最小的是②，
故选②；
（4）若将装置④中的外加电源正负极对换，所以铁是阳极，阳极：2Fe-4e^-=2Fe²⁺，阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑；阳极：2Fe-4e^-=2Fe²⁺．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，明确离子放电顺序是解本题关键，难度不大．