Question

2．如图所示，甲、乙两装置电极材料都是铁棒与碳棒，回答下列问题：

（1）若两装置中均为饱和NaCl溶液：
①写出甲装置中碳棒的电极反应式：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-．
②乙装置中总反应的离子方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
乙装置碳棒的电极反应属于氧化反应（填“氧化反应”或“还原反应”）．
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙装置碳棒电极附近，发现试纸变蓝，解释其原因：在乙装置碳棒电极上生成Cl₂，Cl₂与I^-反应生成I₂，I₂遇淀粉变蓝．
（2）若两装置中均为500mL CuSO₄溶液，反应一段时间后：
①有红色固态物质析出的是甲装置中的碳棒．
②乙装置电解时总反应的化学方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH．
③当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出乙装置的铁棒，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g．电解后溶液的pH为1；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入氧化铜粉末的质量为2．（假设电解前后溶液的体积不变）

Answer 1

分析 （1）①甲中碳为正极，氢氧根离子失去电子，乙中碳为阳极，发生氧化反应；
②电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、氯气；
③氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色；
（2）①甲为原电池，Fe为负极，发生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，
②电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、氯气；
③乙为电解池，由电子流向可知，Fe为阴极，铜离子得到电子生成Cu，阳极上氢氧根离子放电，据电极反应式计算．

解答 解：（1）①甲中碳为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、氯气，离子反应为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，乙中碳为阳极，发生氧化反应，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；氧化反应；
③碳电极为阳极，阳极上生成氯气，氯气和碘离子发生置换反应生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色，故答案为：在乙装置碳棒电极上生成Cl₂，Cl₂与I^-反应生成I₂，I₂遇淀粉变蓝；
（2）①甲为原电池，Fe为负极，发生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，所以碳电极上生成红色物质Cu，故答案为：碳；
②电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、氯气，化学反应为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
③Fe为阴极，铜离子得到电子生成Cu，生成1.6gCu，转移电子物质的量为，$\frac{1.6g}{64g/mol}×2$=0.05mol，生成Cu0.025mol，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入氧化铜粉末的物质的量为0.025mol，质量为0.025mol×80g/mol=2g；乙中阳极上氢氧根离子放电，电极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，转移0.5mol电子，消耗0.05mol氢氧根离子，生成0.05mol氢离子，氢离子浓度为0.1mol/L，pH为1，故答案为：1；2．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，明确电极的判断及各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度中等．