Question

某化学兴趣小组的同学用如图装置研究电化学的问题．
（1）甲装置是由铜、锌和稀硫酸组成的原电池，其中正极材料是

 

，电池的总反应式用离子方程式表示
为

 

．当导线中有1mol电子通过时，理论上两极的变化是

 

填序号）．
A．锌片溶解了32.5g            B．锌片增重32.5g
C．铜片上析出l g H₂            D．铜片上析1molH₂
（2）若乙装置中X、Y都是惰性电极，a是滴有酚酞试液的饱和NaCl溶液．电解过程中观察到

 

（填X或Y）极附近溶液变红色，电解反应的总化学方程式为

 

．
（3）若要通过乙装置用电解方法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO₄溶液，则X电极的材料是

 

，X极的电极反应式为

 

．
（4）若乙装置中X、Y都是惰性电极，a是1mol?L^-1CuCl₂溶液，实验开始10min后，CuCl₂溶液浓度为0.6mol?L^-1，则反应开始至10min，CuCl₂的反应速率v（CuCl₂）=

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）甲装置中锌做负极失电子生成锌离子，铜做正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电池反应是锌和稀硫酸的反应，依据电子转移守恒计算和分析两个电极变化；
（2）电解池中，a是滴有酚酞试液的饱和NaCl溶液，X与电源负极连接做电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气；Y和电源连接做电解池的阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气，阴极附近氢氧根离子浓度增大，溶液成红色，电极反应过程中生成氢氧化钠、氢气、氯气；
（3）电解方法精炼粗铜，粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液；
（4）阳极化学反应速率概念计算V=

△c

△t

计算；

解答： 解：（1）甲装置是由铜、锌和稀硫酸组成的原电池，其中正极材料是铜，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应2H⁺+2e^-=H₂↑，锌做负极失电子生成锌离子，电极反应为：Zn-2e^-=Zn²⁺，电池反应的离子方程式为：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，当导线中有1mol电子通过时，负极锌物质的量减小0.5mol，质量减小0.5mol×65g/mol=32.5g；铜片上放出氢气，阳极电子守恒生成氢气的物质的量0.5mol，质量为0.5mol×2g/mol=1g，所以选项中AC正确；
故答案为：Cu，Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，AC；
（2）电解池中，a是滴有酚酞试液的饱和NaCl溶液，X与电源负极连接做电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气；Y和电源连接做电解池的阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气，水的电离平衡被破坏，平衡正向进行，阴极X附近氢氧根离子浓度增大，溶液成红色，电极反应过程中生成氢氧化钠、氢气、氯气，反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
故答案为：X，2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（3）解方法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO₄溶液，阳极Y为粗铜，阴极x为纯铜，铜离子得到电子生成铜，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu；
故答案为：纯铜，Cu²⁺+2e^-=Cu；  
（4）乙装置中X、Y都是惰性电极，a是1mol?L^-1CuCl₂溶液，实验开始10min后，CuCl₂溶液浓度为0.6mol?L^-1，则反应开始至10min，CuCl₂的反应速率=

1mol/L-0.6mol/L

10min

=0.04mol?L^-1?min^-1；
故答案为：0.04 mol?L^-1?min^-1；

点评：本题考查了原电池、电解池原理的分析应用，主要是电极反应，电极产物判断，掌握基础是关键，题目难度中等．