题目内容
【题目】(Ⅰ)某兴趣小组的同学用如图Ⅰ所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量),当闭合该装置的开关K时,观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题:
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(1)甲、乙、丙三池中为原电池的是___(填“甲池”、“乙池”或“丙池”)。
(2)写出甲池中A电极的电极反应式___。
(3)丙池中F电极为__(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”),该池的总反应化学方程式为___。
(4)当乙池中C电极质量减轻10.8g时,甲池中B电极理论上消耗O2的体积为___mL(标况)。
(5)一段时间后,断开开关K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是__(填选项字母)。
A.Cu B.CuO C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3
(Ⅱ)控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2,设计成如图Ⅱ所示装置。请回答下列问题:
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(6)反应开始时,乙中石墨电极上发生__(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为__。盐桥中的__(填“阳”或“阴”)离子向甲溶液方向移动。
(7)电流计读数为0时,反应达到平衡状态,此时在甲中加入FeCl2固体,则甲中的石墨电极的电极反应式为__。
【答案】甲池 2CH3OH+16OH12e=2CO32+12H2O 阴极 2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑ 560 BC 氧化 2I- 2e- = I2 阳 Fe2+-e-=2Fe3+
【解析】
⑴根据图像分析,甲池为甲醇燃烧电池。
⑵燃烧电池甲池中A电极为负极。
⑶A为负极,B为正极,连电源负极的为电解池的阴极,丙池是电解硫酸铜溶液,生成铜、氧气和硫酸。
⑷根据得失电子守恒建立关系4Ag — O2,计算消耗氧气的物质的量,再计算甲池中B电极理论上消耗O2的体积。
⑸根据电解方程式,阴极得到铜,阳极得到氧气,将两者反应生成的物质就是加入的复原的物质。
⑹反应开始时,根据2Fe3++2I-
2Fe2++I2分析得出,I-化合价升高,为负极反应,发生氧化反应,Fe3+化合价降低,为正极反应,发生还原反应;根据原电池“同性相吸”规律,得到盐桥中离子移动方向。
⑺反应达到平衡状态,此时在甲中加入FeCl2固体,平衡逆向移动,Fe2+变为Fe3+,化合价升高,为负极反应,乙中石墨为负极,甲中石墨为正极。
⑴根据图像分析,甲池为甲醇燃烧电池,为原电池,乙、丙为电解池,故答案为:甲池。
⑵燃烧电池甲池中A电极为负极,其电极反应式2CH3OH+16OH12e=CO32+12H2O;故答案为:2CH3OH+16OH12e=2CO32+12H2O。
⑶A为负极,B为正极,连电源负极的为电解池的阴极,因此丙池中F电极为阴极,该池是电解硫酸铜溶液,生成铜、氧气和硫酸,其总反应化学方程式为2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑;故答案为:阴极;2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑。
⑷当乙池中C电极质量减轻10.8g(银)即物质的量为0.1mol,根据得失电子守恒建立关系4Ag — O2,消耗氧气的物质的量
,因此甲池中B电极理论上消耗O2的体积为
;故答案为:560。
⑸电解方程式2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑,一段时间后,阴极得到铜,阳极得到氧气,因此加氧化铜可以恢复反应前浓度,故B符合;加铜,缺少氧加入,故A不符合题意;加碳酸铜,与硫酸反应变为硫酸铜,二氧化碳释放出去,能恢复到反应前浓度,故C符合题意,加Cu2(OH)2CO3相等于加了氧化铜、水和二氧化碳,不能恢复到反应前浓度,故D不符合题意;综上所述,答案为BC。
⑹反应开始时,根据2Fe3++2I-
2Fe2++I2分析得出,I-化合价升高,为负极反应,发生氧化反应,Fe3+化合价降低,为正极反应,发生还原反应,因此乙中石墨电极上发生氧化反应,电极反应式为2I- -2e-= I2;原电池“同性相吸”规律,得到盐桥中的阳离子向甲溶液方向移动;故答案为:氧化;2I- 2e- = I2;阳。
⑺反应达到平衡状态,此时在甲中加入FeCl2固体,2Fe3++2I-
2Fe2++I2,平衡逆向移动,Fe2+变为Fe3+,化合价升高,甲中石墨为负极,发生氧化反应,发生Fe2+-e-=2Fe3+;
故答案为:Fe2+-e-=Fe3+。