Question

甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒（如圖1），均盛放200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，乙池箭頭方向為電子移動方向．請回答：
（1）有紅色物質(zhì)析出的是：甲池中的

 

棒；
乙池中的

 

棒．
（2）在乙池中，理論上兩極所得氣體的體積（在標準狀況下）隨時間變化的關(guān)系如圖2中Ⅰ、Ⅱ所示，根據(jù)圖中信息回答下列問題．
①在乙池中曲線Ⅱ的電極反應是
0-t₁

 

t₁-t₃

 

②乙池通電一段時間后，在溶液中滴加紫色石蕊，

 

極附近溶液呈紅色（填陰極或陽極）；假設溶液是均勻的，求t₂時所得溶液的pH=

 

．
③在0-t₃過程中流過導線的電子的物質(zhì)的量為

 

mol，并求原混合溶液中c（NaCl）=

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）甲為原電池，F(xiàn)e為負極，發(fā)生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，乙為電解池，由電子流向可知，F(xiàn)e為陰極，銅離子得到電子生成Cu，陽極上氫氧根離子放電；
（2）剛開始時陰極Cu²⁺得電子，無氣體放出，Cu²⁺反應完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關(guān)系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關(guān)系，計算時抓住電子守恒．

解答： 解：（1）①甲為原電池，F(xiàn)e為負極，發(fā)生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，所以碳電極上生成紅色物質(zhì)Cu，乙為電解池，由電子流向可知，F(xiàn)e為陰極，銅離子得到電子生成Cu，故答案為：碳；鐵；
（2）剛開始時陰極Cu²⁺得電子，無氣體放出，Cu²⁺反應完溶液中的H⁺放電，Ⅰ是H₂，陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時間的關(guān)系，Ⅱ為陽極氣體體積與時間的關(guān)系，
①陽極先是溶液中的Cl^-放電，反應完后溶液中的OH^-放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄混合溶液，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：2Cl^--2e-=Cl₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，導致陽極附近的溶液顯酸性，遇石蕊變紅色；由t₂時4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O～4H⁺，n（H⁺）=0.005mol×4=0.02mol，則溶液的c（H⁺）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：陽極；1；
③陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，轉(zhuǎn)移電子

0.224L

22.4L/mol

×2=0.02mol，生成氧氣448mL，轉(zhuǎn)移電子

0.448L

22.4L/mol

×4=0.08mol，共轉(zhuǎn)移電子0.1mol；產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=

0.224L

22.4L/mol

×2=0.02mol，所以c（NaCl）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，
故答案為：0.1；0.1．

點評：本題考查原電池和電解池的工作原理，明確發(fā)生的電極反應及圖圖象的對應關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，注意把握電極反應式的書寫，為解該題的關(guān)鍵，題目難度中等．