Question

(10分)電解原理和原電池原理是電化學的兩個重要內容。某興趣小組做如下探究實驗：

Ⅰ．（1）如圖為某實驗小組依據氧化還原反應：(用離子方程式表示)_______________________________設計的原電池裝置，反應前，電極質量相等，一段時間后，兩電極質量相差12 g，導線中通過________mol電子。
（2）其他條件不變，若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，石墨電極反應式為________________________，這是由于NH₄Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”)，用離子方程式表示溶液顯此性的原因____________________________________________。
（3）如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，則乙裝置中石墨（1）為________極(填正、負、陰、陽)，乙裝置中與銅線相連石墨電極上發生的反應式為_________________________________。

Ⅱ．如右圖所示裝置，通電5 min后，第③極增重2．16 g，同時在A池中收集到標準狀況下的氣體224 mL。
請完成下列問題：

①第②極上生成的物質為________mol。
②寫出第①極上發生反應的電極反應式_________________________。
③設A池中原混合液的體積為200 mL，則通電前A池原混合液中Cu^2＋的濃度為________ mol/L。

Answer 1

Ⅰ．（1）Fe＋Cu^2＋=Fe^2＋＋Cu　   0．2
（2）2H^＋＋2e^－=H₂↑  　酸性        NH₄⁺＋H₂ONH₃·H₂O＋H^＋
（3）　陰     2Cl^－－2e^－=Cl₂↑
Ⅱ．（1）①0．005   　②Cu^2＋＋2e^－=Cu　2H^＋＋2e^－=H₂↑（共1分）　  ③0．025

解析試題分析：Ⅰ．由圖可知該裝置為原電池，Fe為負極，發生：Fe-2e^-=Fe^2-，石墨為正極，發生Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質量相差12g，
則Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu  兩極質量差△m   轉移電子
56g         64g    56g+64g=120g       2mol
12g                 n
n=0．2mol
（2）若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，溶液呈酸性，發生：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，負極發生2H⁺+2e^-═H₂↑，負極發生Fe-2e^-=Fe^2-。
（3）將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，則甲裝置為原電池，鐵做負極，銅為正極。乙裝置為電解池，石墨（1）為陰極，乙裝置中與銅線相連石墨電極為陽極。發生的反應式為2Cl^－－2e^－=Cl₂↑
Ⅱ．由圖可知，B裝置為電解池，第③極增重2．16g，發生Ag⁺+e^-=Ag，n（Ag）=0．02mol，則轉移電子為0．02mol，
A池中收集到標準狀況下的氣體224mL，所以氣體的物質的量為0．224L/22．4L/mol=0．01mol，
A裝置中陽極發生4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，轉移0．02mol電子。第②極生成氣體為0．005mol，
所以第①極上發生反應的電極反應式為
2H⁺+2e^-=H₂↑，
0．01  0．005
Cu²⁺+2e^-=Cu
0．005 0．01
即Cu²⁺的物質的量為(0．02?0．005×2)/ 2=0．005mol，
c（Cu²⁺）=0．005mo/l0．2L=0．025mol/L。
考點：原電池和電解池