Question

16．按如圖所示裝置進(jìn)行實驗，并回答下列問題：
（1）判斷裝置的名稱：A池為原電池，B池為電解池．
（2）鋅極為負(fù)極．石 墨棒C₁為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；石墨棒C₂附近發(fā)生的實驗現(xiàn)象為有無色氣體產(chǎn)生，附近溶液出現(xiàn)紅色．
（3）當(dāng)C₂極析出224mL氣體（標(biāo)況下），CuSO₄溶液的質(zhì)量變化為（增加或減少）增加0.01g．
（4）三氧化二鎳（Ni₂O₃）可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl₂溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解．電解過程中產(chǎn)生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳．以下說法正確的是CD
a．可用鐵作陽極材料
b．電解過程中陽極附近溶液的pH升高
c．陽極反應(yīng)方程式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑
d．1mol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過了1mol電子．

Answer 1

分析 （1）分析裝置圖，該裝置中A能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)為原電池，B為電解池，
（2）鋅易失電子作負(fù)極，銅作正極，B中連接銅的電極C₁為陽極，連接鋅的電極C₂為陰極，電解池中陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；
（3）依據(jù)電子守恒和電極反應(yīng)計算；
（4）A．若Fe為陽極，則氯離子不能在陽極生成；
B．電解時陽極附近氯離子放電；
C．電解時陽極附近氯離子放電；
D．由Ni²⁺-e^-═Ni³⁺可知轉(zhuǎn)移的電子數(shù)．

解答 解：該裝置中A能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)為原電池，B為電解池，鋅易失電子作負(fù)極，銅作正極，B中連接銅的電極C₁為陽極，連接鋅的電極C₂為陰極，電解池中陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；A中鋅電極上失電子生成鋅離子進(jìn)入溶液，銅電極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，所以其電池反應(yīng)式為Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺；
（1）A能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，所以為原電池，B有外接電源，屬于電解池，故答案為：原電池；電解池；
（2）該裝置中A能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)為原電池，B為電解池，鋅易失電子作負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn-2e^-=Zn²⁺；銅作正極，溶液中銅離子得到電子生成銅，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e-=Cu；B中連接銅的電極C₁為陽極，連接鋅的電極C₂為陰極，電解池中陽極上氯離子放電，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；陰極上氫離子放電，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，電極上有氣體生成，溶液中水的電離平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，負(fù)極附近的溶液遇到酚酞變紅色；
故答案為：負(fù)；陽；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；有無色氣體產(chǎn)生，附近溶液出現(xiàn)紅色；
（3）石墨棒C₂為陰極，陰極上電解水生成氫氣和氫氧根離子，其電極方程式為：4H₂O+4e^-=2H₂↑+4OH^-，當(dāng)C₂極析出224mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）時，生成氫氣的物質(zhì)的量為n（H₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，則轉(zhuǎn)移的電子為0.02mol，Zn電極的方程式為：Zn-2e^-=Zn²⁺，根據(jù)電子守恒可知，消耗的Zn為0.01mol，CuSO₄溶液的質(zhì)量變化，依據(jù)化學(xué)方程式和溶液質(zhì)量變化計算，B裝置中的離子方程式；
Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺，溶液質(zhì)量增加△m
 1                           65g-64g=1g
0.01mol                        0.01g
CuSO₄溶液的質(zhì)量變化為增加0.01g；
故答案為：增加0.01；
（4）A．若Fe為陽極，則氯離子不能在陽極生成，則不會存在產(chǎn)生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳，故A錯誤；
B．電解時陽極附近氯離子放電，溶液的pH不會升高，故B錯誤；
C．電解時陽極附近氯離子放電，發(fā)生電極反應(yīng)為2Cl^--2e^-═Cl₂，故C正確；
D．由Ni²⁺-e^-═Ni³⁺可知1mol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過了1mol電子，故D正確；
故答案為：CD．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)是否能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)結(jié)合原電池構(gòu)成條件來確定原電池，正確判斷原電池和電解池的電極反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫和電子守恒的應(yīng)用，難度不大．