题目内容

5．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题．当闭合装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转．请回答下列问题：
（1）甲装置的名称是原电池；Pt为阳极（A．正 B．负C．阳 D．阴）．
（2）写出电极反应式：Cu极2H++2e-=H2↑，C极Cu2++2e-=Cu．
（3）若乙中电极不变，将其溶液换成饱和NaCl溶液，乙中溶液的总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-；若要使溶液恢复到原饱和溶液的浓度，需要加入的物质是氯化氢（填名称）；
（4）若乙中电极不变，将其溶液换成饱和CuSO4溶液，当甲中产生0.1mol气体时，线路中转移的电子数是1.204×1023（或0.2NA）；乙中溶液H+的浓度是1mol/L（假设溶液体积是200mL，且电解过程中溶液体积不变）．

分析 （1）根据构成原电池的条件知：甲装置为铜锌原电池，Zn为负极，Cu为正极；乙装置为电解池，与正极相连的为阳极；
（2）Cu极上氢离子得电子；C极上铜离子得电子；
（3）若乙中电极不变，将溶液换成饱和氯化钠溶液，则为电解NaCl溶液生成氢氧化钠，要恢复原溶液的浓度需消耗什么加什么；
（4）根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，转移0.2mol电子，根据电子守恒计算乙中转移电子数和氢离子浓度．

解答 解：（1）由图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸和闭合电路知：该装置为原电池，Zn活泼，则Zn作负极，Cu作正极，则乙装置为电解池，C极与负极相连为阴极，Pt极与正极相连为阳极；
故答案为：原电池；阳；
（2）甲装置为原电池，Cu极为正极，正极上氢离子得电子，正极上的反应为：2H++2e-=H2↑，乙装置为电解池，C极与负极相连为阴极，阴极上铜离子得电子，则电极反应为Cu2++2e-=Cu；
故答案为：2H++2e-=H2↑；Cu2++2e-=Cu；
（3）若乙中电极不变，将溶液换成饱和氯化钠溶液，则为电解NaCl溶液生成氢氧化钠，电解的总反应为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-，消耗氯离子和氢离子，则要恢复原溶液的浓度需加氯化氢，
故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-；氯化氢；
（4）根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，甲中2H++2e-=H2↑，则转移0.2mol电子，则整个电路中转移电子数为1.204×1023（或0.2NA）；乙中电解硫酸铜是放氧生酸，阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，转移0.2mol电子，则生成氢离子0.2mol，则氢离子的浓度为0.2mol÷0.2L=1mol/L，
故答案为：1.204×1023（或0.2NA）；1mol/L．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，正确判断原电池和电解池是解本题关键，根据离子的放电顺序、串联电路中转移电子相等来分析解答，难度中等．

练习册系列答案
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15．废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．实验室利用废旧电池的铜帽（Cu、Zn 总含量约为99%）回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：

（1）写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子反应方程式：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；铜帽溶解完全后，需加热（至沸）将溶液中过量的H2O2除去．
（2）为确定加入锌灰（主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物）的量，实验中需测定除去H2O2 后溶液中Cu2+的含量．实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点．上述过程中反应的离子方程式如下：
2Cu2++4I-=2CuI（白色）↓+I2   2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为淀粉溶液，滴定终点观察到的现象为蓝色褪去；
②某同学称取1.0g电池铜帽进行实验，得到100.00mL含有Cu2+的溶液，量取20.00mL上述含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点．再重复操作实验3次，记录数据如下：
实验编号1234
V（Na2S2O3）（mL）28.3225.3125.3025.32
计算电池铜帽中Cu的质量分数为80.99%，（结果保留四位有效数字）若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，则所测定c （Cu2+）将会偏大（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）；
（3）常温下，若向50mL 0.0001mol/L CuSO4溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液，生成了沉淀．已知KSP[Cu （OH）2]=2.0×10-20（mol/L）3，计算沉淀生成后溶液中c（Cu2+）=2×10-10  mol/L；
（4）已知pH＞11 时Zn（OH）2 能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2-．下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）．
开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Fe2+1.88.8
Zn2+5.98.9
实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0mol•L-1HNO3、1.0mol•L-1NaOH．由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应；
②滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；③过滤；
④向滤液中滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧．
16．某科研小组设计出利用工业废酸（10%H2SO4）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO的方案，实现废物综合利用，方案如图所示．

已知：298K时各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示．
离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Fe2+6.349.7
Fe3+1.483.2
Zn2+6.28.0
请回答下列问题：
（1）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，这是由于相同温度下：Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS）（选填“＞”“＜”或“=”）．
（2）你认为在除铁过程中选用下列物质中的C（填序号）作为试剂甲是比较合适的．
A．KMnO4          B．HNO3          C．H2O2              D．Cl2
（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在3.2～6.2范围之间．
（4）请写出加甲物质后，加入氨水控制调节溶液的pH下生成Fe（OH）3反应的离子方程式Fe3++3NH3•H2O═Fe﹙OH）3↓+3NH4+．
（5）298K时，残留在乙溶液中的c（Fe3+）在2.7×10-15.6mol/L以下．[Fe（OH）3的Ksp=2.70×10-39]．
13．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑          氧化剂H2SO4还原剂Zn．
20．下列离子方程式正确的是（　　）
A．少量金属钠溶解在AlCl3溶液中：2Na+2H2O=2Na++H2↑
B．铝溶解在NaOH溶液中：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
C．MgO溶于醋酸中：MgO+2H+=H2O+Mg2+
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10．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增．已知：
①F的原子序数为25，其余均为短周期元素；
②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，且A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对电子；
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子．
请回答下列问题：
（1）元素A与元素B的电负性较大的为O，元素C与元素D的第一电离能的较小的为Al（填入相应的元素符号）．
（2）F的价电子排布式为3d54s2．
（3）元素B与元素E形成的晶体中原子间形成的化学键属于AC
A．σ键    B．π键    C．极性键    D非极性键
（4）由氢元素与A、B两元素共同构成的相对分子质量为30的分子里中心原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间构型为平面三角形
（5）根据等电子原理，写出由元素原子A与元素B构成的一种双原子极性分子的结构式C≡O．
（6）已知金刚石的晶胞如图所示，阿伏伽德罗常数的值为NA，该晶体中最近的两个C原子之间的距离为cm，则晶体的密度为$\frac{ρ}{64}$g/cm3．
17．在标准状况下，A L NH3溶于B mL水中，得到密度为ρg/cm3的R L氨水，则此氨水的物质的量浓度是（　　）
A．$\frac{1000A}{22.4}$B．$\frac{1000Aρ}{17A+22.4B}$mol/L
C．$\frac{A}{22.4}$mol/LD．$\frac{1000ρ}{17A+22.4B}$mol/L
14．如图为实验室制取蒸馏水的装置示意图，根据图示回答下列问题．
（1）图中的两处明显的错误是温度计水银球未放在支管口，冷却水未下进上出
（2）A仪器的名称是蒸馏烧瓶，B仪器的名称是冷凝管．
（3）实验时A中除加入自来水外，还需加入少量碎瓷片，其作用是防止爆沸．
15．用NA 表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是（　　）
A．5.6 g铁与足量盐酸反应生成H2的体积为2.24 L
B．32 g臭氧（O3）含的原子数目为3NA
C．标准状况下，11.2 L CCl4所含的原子数目为1.5NA
D．常温常压下，46g NO2和N2O4混合气体所含的原子数目为3NA

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