Question

電解原理和原電池原理是電化學(xué)的兩個(gè)重要內(nèi)容．某興趣小組做如下探究實(shí)驗(yàn)：

Ⅰ．（1）如圖1為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)：（用離子方程式表示）

 

；設(shè)計(jì)的原電池裝置，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12g，導(dǎo)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(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，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2其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則乙裝置中與銅線相連石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為

 

．
Ⅱ．如圖3所示裝置，通電5min后，第③極增重2.16g，同時(shí)在A池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224mL．請(qǐng)完成下列問題：
①第②極上生成的物質(zhì)為

 

mol．
②寫出第①極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式

 

．
③設(shè)A池中原混合液的體積為200mL，則通電前A池原混合液中Cu²⁺的濃度為

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：Ⅰ、（1）根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)知識(shí)來書寫，并根據(jù)兩極反應(yīng)結(jié)合兩極質(zhì)量變化進(jìn)行計(jì)算；
（2）氯化銨中，銨根離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性；
（3）根據(jù)電解池、原電池的工作原理進(jìn)行回答；
Ⅱ、根據(jù)電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式結(jié)合電子守恒進(jìn)行計(jì)算即可．

解答： 解：（1）設(shè)計(jì)的原電池裝置的自發(fā)氧化還原反應(yīng)是：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，設(shè)電子轉(zhuǎn)移量是x，則64×0.5x-56×0.5x=12，解得x=3，故答案為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；3；
（2）氯化銨中，銨根離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性，實(shí)質(zhì)是：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，故答案為：酸性；NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（3）其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則乙裝置是電解池，甲裝置是原電池，F(xiàn)e是負(fù)極，Cu絲是正極，所以其中與銅線相連石墨電極是陽極，該極上發(fā)生的反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
Ⅱ、①通電5min后，第③極增重2.16g，則該電極是陰極，所以④是陽極，①是陰極，②是陽極，
第③極增重2.16g即生成銀

2.16g

108g/mol

=0.02mol，電極反應(yīng)：Ag⁺+e^-=Ag，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：

2.16g

108g/mol

=0.02mol，在A池中發(fā)生的反應(yīng)為：陽極（②極）：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.02mol，則會(huì)生成氧氣0.005mol，故答案為：0.005；
②①是陰極，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③陰極（①極）：Cu²⁺+2e^-=Cu，若Cu²⁺完全放電后還有：2H⁺+2e^-=H₂↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.02mol，A池會(huì)生成氧氣0.005mol，在A池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224mL，即0.01mol，所以產(chǎn)生氫氣0.005mol，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子是0.01mol，①極上析出Cu和放出H₂共獲得0.02mol電子，所以Cu²⁺+2e^-=Cu中轉(zhuǎn)移電子是0.01mol，Cu²⁺的物質(zhì)的量為：0.005mol，濃度是：

0.005mol

0.2L

=0.025mol/L．
故答案為：0.025．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及原電池、電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫和電子守恒的應(yīng)用知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度中等．