Question

9．如圖所示，甲、乙是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若甲、乙兩個(gè)燒杯中均盛放飽和NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在乙燒杯的上方，發(fā)現(xiàn)試紙先變藍(lán)后褪色，這是因?yàn)殡娊馍�成的某種氣體A氧化了I^-生成了I₂．若A氣體和I₂按物質(zhì)的量之比為5：1反應(yīng)，且生成兩種酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃．
③如果不考慮氣體產(chǎn)物與燒杯中溶液之間的反應(yīng)，當(dāng)乙反應(yīng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)移后停止實(shí)驗(yàn)，燒杯中溶液的體積為100mL，則溶液混勻后的pH=13．
（2）若甲、乙兩燒杯中均盛放CuSO₄溶液．
①甲中鐵棒上的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺．
②乙中總反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺．
③如果起始時(shí)乙中盛放100mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，若要使溶液恢復(fù)到起始時(shí)的濃度（忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入CuO（或CuCO₃）（填寫物質(zhì)的化學(xué)式）0.4（或0.62）g．

Answer 1

分析 （1）①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，則石墨作正極，正極上氧氣得電子；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價(jià)降低，由電子守恒及Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1來(lái)判斷反應(yīng)后I元素的化合價(jià)，以此來(lái)書寫化學(xué)反應(yīng)；
③乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，根據(jù)電解方程式中電子與氫氧根離子的關(guān)系計(jì)算；
（2）①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，鐵失電子；
②乙裝置中陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極上銅離子得電子生成Cu；
③根據(jù)電解硫酸銅的化學(xué)反應(yīng)及元素守恒來(lái)判斷加入的物質(zhì)使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，再由溶液的pH的變化計(jì)算加入物質(zhì)的質(zhì)量．

解答 解：（1）①甲為原電池裝置，石墨棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價(jià)降低，生成鹽酸，反應(yīng)中Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1，設(shè)I元素的化合價(jià)為x，則5×2×1=1×2×x，解得x=+5，則生成碘酸，所以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，
故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃；
③乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，電解反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，當(dāng)乙反應(yīng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)生成氫氧根離子為0.01mol，則氫氧根離子的濃度為0.1mol/L，所以溶液的pH=13；
故答案為：13；
（2）①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙裝置中陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極上銅離子得電子生成Cu，其電解反應(yīng)的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺；
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺；
③由2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，要使溶液恢復(fù)原狀態(tài)，可加入CuO（或CuCO₃），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，則c（H⁺）=0.1mol/L-10^-5mol/L=0.1mol/L，n（H⁺）=0.1L×0.1mol/L=0.01mol，則由電解反應(yīng)可知析出的Cu的物質(zhì)的量為0.005mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.005mol×80g/mol=0.4g，或m（CuCO₃）=0.005mol×124g/mol=0.62g，
故答案為：CuO（或CuCO₃）；0.4（或0.62）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池與電解池的工作原理，明確離子放電順序、電極反應(yīng)式的書寫即可解答，注意電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目難度中等．