Question

18．原电池与电解池在化学工业中有广泛应用．如右图装置，a为CuCl₂溶液，X为Fe棒，Y为碳棒，回答以下问题：

（1）若断开K₁，闭合K₂，则：
①该装置为原电池；
②X电极上的电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺；
③电解液中的阳离子向Y极移动（填X或Y）
（2）若若断开K₂，闭合K₁，则
①该装置的总反应为CuCl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑；
②若线路中通过3.01ⅹ10²²的电子，则X极上析出物的质量为1.6g；
③检验Y电极反应产物的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸置于支管口处，试纸变蓝说明有氯气生成．

Answer 1

分析 （1）若断开K₁，闭合K₂，则形成了原电池，铁（X）为负极，碳棒（Y）为正极，负极铁失去电子生成亚铁离子：Fe-2e^-=Fe²⁺；电流从正极流向负极，外电路中，溶液中恰好相反，正电荷移动方向与电流方向一致，据此进行解答；
（2）若断开K₂，闭合K₁，则构成了电解质，电解硫酸铜溶液：CuCl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑，Y（碳棒）为阳极，X（铁）为阴极，阳极氯离子失去电子生成氯气，阴极铜离子得到电子生成铜单质，根据电子守恒计算出生成铜的质量；Y极生成的是氯气，根据检验氯气的常用方法解答．

解答 解：（1）①若断开K₁，闭合K₂，则形成了原电池，铁为负极，碳棒为正极，
故答案为：原电池；   
②负极铁失去电子生成亚铁离子，电极反应式为：Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
③X为负极、Y为正极，外电路中电流从Y流向X，溶液中电流从X流向Y，则正电荷流向Y，
故答案为：Y；
（2）①若断开K₂，闭合K₁，则构成了电解质，电解硫酸铜溶液：CuCl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑，Y（碳棒）为阳极，X（铁）为阴极，阳极氯离子失去电子生成氯气，阴极铜离子得到电子生成铜单质，
故答案为：CuCl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Cl₂↑；
②若线路中通过3.01ⅹ10²²的电子，电子的物质的量为：$\frac{3.01×1{0}^{22}}{6.02×1{0}^{23}mol}$=0.05mol，X极上析出铜，根据电子守恒，则X极上析出铜的质量为：64g/mol×$\frac{0.05mol}{2}$=1.6g，
故答案为：1.6g；
③Y为阳极，氯离子失去电子生成氯气，检验氯气的方法为：用湿润的淀粉碘化钾试纸置于支管口处，试纸变蓝说明有氯气生成，
故答案为：用湿润的淀粉碘化钾试纸置于支管口处，试纸变蓝说明有氯气生成．

点评 本题考查了原电池原理、电解原理及其应用，题目难度中等，注意掌握原电池、电解池工作原理，明确常见气体的检验方法及电子守恒在化学计算中的应用方法．