Question

（（Ⅰ）某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題．當(dāng)閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．請回答下列問題：
（1）甲裝置的名稱是

原電池

 （填“原電池”或“電解池”）．
（2）寫出電極反應(yīng)式：Pt極

2Cl^--2e^-=Cl₂↑

；當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1mol氣體時，乙中析出銅的質(zhì)量應(yīng)為

6.4g

；
（3）若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，電鍵閉合一段時間后，乙中溶液的顏色

無變化

（填“變深”、“變淺”或“無變化”）．
（Ⅱ）燃料電池是燃料（如CO、H₂、CH₄等）跟O₂（或空氣）反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．對于以強堿為電解質(zhì)的CH₄燃料電池，負(fù)極電極反應(yīng)式為：

CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O

隨著放電的進(jìn)行，溶液的pH

變小

（填“變大”“變小”或“不變”）
（Ⅲ）由Cu²⁺、Cl^-、Na⁺、SO₄^2-四種離子中的兩種離子組成的電解質(zhì)溶液若干種，可選用銅電極、鉑電極進(jìn)行電解實驗．
（1）要使電解過程中溶質(zhì)的組成和質(zhì)量不變，而該稀溶液的濃度增大，又無渾濁，應(yīng)以

鉑

為陽極電解

Na₂SO₄

溶液，陽極電極反應(yīng)式為

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

．
（2）以鉑作陽極電解

NaCl

溶液時，溶液的堿性有明顯增強，且溶液保澄清，電解的總反應(yīng)式為

2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

．

Answer 1

分析：（Ⅰ）（1）根據(jù)構(gòu)成原電池的條件知：甲裝置為銅鋅原電池，Zn為負(fù)極，Cu為正極；
（2）甲裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽�乙裝置為電解池，據(jù)此解答；根據(jù)原電池、電解池中電子守恒，當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1mol氣體時，轉(zhuǎn)移0.2mol電子；
（3）若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，電鍵閉合一段時間后，為電鍍池，根據(jù)電鍍池的特點解答；
（Ⅱ）燃料電池是燃料跟O₂（或空氣）起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，電解質(zhì)溶液是強堿（如KOH）溶液，燃料氣體通入的是原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣通入的是正極發(fā)生還原反應(yīng)；
（Ⅲ）（1）要使電解過程中溶質(zhì)的組成和質(zhì)量不變，而該稀溶液的濃度增大，又無渾濁，說明本質(zhì)為電解水，用惰性電極電解Na₂SO₄溶液時，電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少；
（2）用惰性電極電解NaCl溶液時，電解質(zhì)和水量都減少，溶液的堿性有明顯增強，且溶液保澄清，據(jù)此解答；

解答：解：（Ⅰ）（1）由圖中的銅、鋅兩種電極和電解質(zhì)稀硫酸和閉合電路知：該裝置為原電池，Zn活潑，則Zn作負(fù)極，Cu作正極，發(fā)生電池反應(yīng)為Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，電子由負(fù)極流向正極，該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />故答案為：原電池；
（2）甲裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，乙裝置為電解池，石墨和鉑都為惰性電極，連接電源正極的鉑電極為電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，連接電源負(fù)極的碳電極為電解池的陰極，發(fā)生：Cu²⁺+2e^-=Cu，根據(jù)原電池、電解池中電子守恒，當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1mol氣體時，銅正極上發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，根據(jù)Cu²⁺+2e^-=Cu，乙中析出銅的物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量為6.4克，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；6.4；
（3）若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，電鍵閉合一段時間后，為電鍍池，陽極銅溶解Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極銅上銅離子得電子析出金屬銅Cu²⁺+2e^-=Cu，溶液中銅離子顏色為藍(lán)綠色，溶液中c（Cu²⁺）不變，所以顏色未變，
故答案為：無變化；
（Ⅱ）甲烷燃料電池，總離子方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O；通入氧氣的一極為正極發(fā)生還原反應(yīng)：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；通入甲烷的一極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；隨著不斷放電，原電池反應(yīng)中反應(yīng)生成水，氫氧根離子濃度減小，電解質(zhì)溶液的pH減�。�
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；變小；
（Ⅲ）由Cu²⁺、Cl^-、Na⁺、SO₄^2-四種離子中的兩種離子組成的電解質(zhì)溶液，可以是CuCl₂、Na₂SO₄；也可為CuSO₄、NaCl；因陽離子放電順序為Cu²⁺＞Na⁺＞H⁺，陰離子放電順序為Cl^-＞OH^-＞SO₄^2-，惰性電極電解CuCl₂溶液時，銅離子、氯離子放電，則電解質(zhì)Na₂SO₄溶液時，電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，惰性電極電解電解CuSO₄（或NaCl）溶液時，則銅離子、氫氧根離子（或氯離子、氫離子）放電，所以電解質(zhì)和水量都減少；
（1）要使電解過程中溶質(zhì)的組成和質(zhì)量不變，而該稀溶液的濃度增大，又無渾濁，說明本質(zhì)為電解水，用惰性電極電解，銅為不活潑金屬，但作陽極溶解，所以選擇鉑作電極，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，陰極：4H⁺+4e^-=2H₂ ↑，陽極4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，電解Na₂SO₄溶液時，電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，
故答案為：鉑；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）以鉑作陽極電解硫酸銅，電解過程中，陽極：溶液中陰離子OH^-、SO₄^2-移向陽極，氫氧根離子放電發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；陰極：溶液中陽離子Cu²⁺、H⁺移向陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)：2Cu²⁺+4e^-═2Cu；所以溶液中氫氧離子濃度逐漸減小，氫離子濃度逐漸增大，pH值逐漸變小；
以鉑作陽極電解氯化鈉溶液時，陰極電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-=H₂ ↑+2OH^-，陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，同時生成氫氧化鈉，所以其電池反應(yīng)式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，所以溶液中氫離子濃度逐漸減小，pH值逐漸變大，且溶液保澄清，
故答案為：NaCl；2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；

點評：本題考查電解原理，明確離子的放電順序是解答本題的關(guān)鍵，注意電極材料與發(fā)生的電極反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．