Question

5．甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒，請回答下列問題：
（1）若兩池中均為CuSO₄溶液，反應一段時間后
①甲池中有紅色物質析出的是碳棒．甲池中化學反應方程式為Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄．
②乙池中陰極的電極反應式是Cu²⁺+2e^-=Cu．
（2）若兩池中均為飽和NaCl溶液：
①甲池中碳極上電極反應式是2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-．
②寫出乙池中總反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
③若乙池轉移0.02mol e^-后停止實驗，池中溶液體積是200mL，則溶液混勻后的pH=13．

Answer 1

分析 （1）①甲為原電池，F(xiàn)e失電子為負極，C為正極，銅離子在正極上得電子生成Cu；
②乙為電解池，由電子流向可知，F(xiàn)e為陰極，C為陽極，陰極上銅離子得電子生成Cu；
（2）若兩池中均盛放 NaCl溶液，則甲池發(fā)生金屬的吸氧腐蝕，正極為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，負極為為Fe-2e^-=Fe²⁺，乙池為電解食鹽水裝置，陽極反應為4OH^--4e^-═O₂+2H₂O，陰極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，結合電解方程式計算．

解答 解：（1）①甲為原電池，F(xiàn)e失電子為負極，C為正極，銅離子在正極上得電子生成Cu，甲池中化學反應方程式為Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
故答案為：碳；Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
②乙為電解池，由電子流向可知，F(xiàn)e為陰極，C為陽極，陰極上銅離子得電子生成Cu，則陰極的電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）若兩池中均盛放NaCl溶液，則甲池發(fā)生金屬的腐蝕，碳棒為正極電極方程式為2H₂O+O₂+4e^-4OH^-，負極為為Fe-2e^-=Fe²⁺，乙池為電解食鹽水裝置，陽極反應為4OH^-═O₂+4e^-+2H₂O，陰極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，
①由以上分析可知，甲池中正極的電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；
②氯化鈉溶液中存在的離子是：氯離子、氫氧根離子、鈉離子、氫離子，氯離子的放電能力大于氫氧根離子，氫離子的放電能力大于鈉離子，所以該反應的生成物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，總反應式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂+Cl₂，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
③當電路通過0.02mol電子時，生成氫氧根離子為0.02mol，溶液的體積為200mL，則乙池中c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，所以乙池溶液的pH=13，
故答案為：13．

點評 本題綜合考查電化學知識，題目側重于原電池和電解池的原理的考查，注意把握電極反應式的書寫，為解答該題的關鍵，題目難度不大，注意電子的移動方向，為判斷電解池的陰極、陽極的關鍵之處．