Question

16．图中的A为氢气碱性燃料电池，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电解池，接通电路后，发现B上的d点显红色．请填空：
（1）电源A中a点为负极，写出a极上的电极反应式H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；氢气从A中a点通入（填a、b）．
（2）B中d极上发生的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．B上的d点显红色的原因：水电离产生的氢离子在d极上得电子生成氢气，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性，遇酚酞变红色．
（3）欲在电解池C中实现粗铜精炼，接通K点，使c、d两点短路，则电极e用纯铜材料，电极f用粗铜材料，f上发生的反应为Cu-2e^-═Cu²⁺．
（4）若e、f为惰性电极，C中电解液为720ml的0.001mol/L的稀硫酸溶液，通电一段时间后稀硫酸的浓度变为0.002mol/L，电路中通过的电子数为40N_A，此时，溶液的PH是2.4．

Answer 1

分析 A为氢气碱性燃料电池，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电解池，接通电路后，发现B上的d点显红色，说明d点有氢氧根离子生成，根据离子的放电顺序知，该极上氢离子得电子放电，所以d是阴极，c为阳极，氯离子放电生成氯气，则外电源b是正极，a是负极，欲在电解池C中实现粗铜精炼，接通K后，使c、d两点短路，e是电解池阴极，f是阳极，粗铜精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，据此分析解答．

解答 解：（1）B外接电源，所以是电解氯化钠溶液的电解池，接通电路后，发现B上的d点显红色，说明d点有氢氧根离子生成，根据离子的放电顺序知，该极上氢离子得电子放电，所以d是阴极，外电源b是正极，a是负极，电极反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，所以氢气从A中a点通入；故答案为：负；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；a；
（2）B上的d点显红色，说明d点水电离产生的氢离子在d极上得电子生成氢气，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性，遇酚酞变红色，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；水电离产生的氢离子在d极上得电子生成氢气，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性，遇酚酞变红色；
（3）欲在电解池C中实现粗铜精炼，接通K后，使c、d两点短路，e是电解池阴极，f是阳极，粗铜精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，所以电极e用纯铜材料，电极f用粗铜材料，f上发生的反应为Cu-2e^-═Cu²⁺；
电镀液的选取：用含有镀层金属离子的溶液作电镀液，所以可选CuSO₄、Cu（NO₃）₂溶液作电镀液．
故答案为：纯铜；粗铜；Cu-2e^-═Cu²⁺；
（4）若e、f为惰性电极，C中电解液为720ml的0.001mol/L的稀硫酸溶液，电解原理则是电解水，通电一段时间后稀硫酸的浓度变为0.002mol/L，则说明电解消耗了360ml即$\frac{360}{18}$mol=20mol的水，所以电路中通过的电子数为20mol×2=40mol即40N_A，此时溶液的PH=-lgc（H⁺）=-lg（0.72×0.001×2）=-lg（1.44×10^-3）=2.4，故答案为：40N_A；2.4．

点评 本题考查了燃料电池与电解池原理，判断电极是关键，离子掌握溶液中离子的放电顺序及电极反应方程式书写，难度中等，