Question

如右圖所示，U形管內(nèi)盛有100mL的溶液，按要求回答下列問題：
（1）打開K₂，合并K₁，若所盛溶液為CuSO₄溶液：則A為

 

極，A極的電極反應式為

 

．若所盛溶液為KCl溶液：則B極的電極反應式為

 

，K⁺移向

 

極（填A、B） 
（2）打開K₁，合并K₂，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，則：①A電極附近可觀察到的現(xiàn)象是

 

．
②B電極上的電極反應式為

 

，總反應化學方程式是

 

．
③反應一段時間后打開K₂，若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解，B極產(chǎn)生氣體的體積（標準狀況）為11.2mL，將溶液充分混合，溶液的pH約為

 

．若要使電解質(zhì)溶液恢復到原狀態(tài)，需向U形管內(nèi)加入或通入一定量的

 

．
（3）如要用電解方法精煉粗銅，打開K₁，合并K₂，電解液選用CuSO₄溶液，則A電極的材料應換成是

 

，電極反應式是

 

，反應一段時間后電解質(zhì)溶液中Cu²⁺濃度

 

（填“增大”、“減小”、“不變”）．

Answer 1

分析：（1）打開K₂，合并K₁，若所盛溶液為CuSO₄溶液，則該裝置是原電池，鋅易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，碳作正極；若所盛溶液為KCl溶液，則該裝置發(fā)生吸氧腐蝕，C棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應，陽離子向正極移動；
（2）打開K₁，合并K₂，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，該裝置是電解池，碳作陽極，鋅作陰極，陽極上電解質(zhì)溶液中陰離子失電子發(fā)生氧化反應，陰極上陽離子得電子發(fā)生還原反應；
（3）電解法精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，陽極上發(fā)生氧化反應，陰極上發(fā)生還原反應．

解答：解：（1）打開K₂，合并K₁，若所盛溶液為CuSO₄溶液，則該裝置是原電池，鋅易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，碳作正極，負極上電極反應式為：Zn-2e^-=Zn²⁺；若所盛溶液為KCl溶液，則該裝置發(fā)生吸氧腐蝕，C棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，鉀離子向正極B移動；
故答案為：負；Zn-2e^-=Zn²⁺；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；B；
（2）打開K₁，合并K₂，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，該裝置是電解池，碳作陽極，鋅作陰極，
①A電極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中生成氫氧化鈉，溶液呈堿性，酚酞遇堿變紅色，所以A附近可觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色，故答案為：產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色；
②B電極上氯離子放電生成氯氣，所以B的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂，總反應化學方程式是2NaCl+2H₂O=（電解）2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂；2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
③反應一段時間后打開K₂，若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解，B極產(chǎn)生氣體的體積（標準狀況）為11.2mL，A電極上生成11.2L氫氣，根據(jù)氯氣和氫氧化鈉的關系式知，生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量=

11.2×10-3L

22.4L/mol

×2=0.001mol，則氫氧化鈉溶液的濃度是0.01mol/L，將溶液充分混合，溶液的pH約為12，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，若要使電解質(zhì)溶液恢復到原狀態(tài)，需向U形管內(nèi)加入或通入一定量的HCl，
故答案為：12；HCl；
（3）電解法精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，陽極上發(fā)生氧化反應，陰極上發(fā)生還原反應，所以A電極的材料應換成是精銅，電極反應式是Cu²⁺+2e^-=Cu，陽極上不僅銅還有其它金屬失電子進入溶液，陰極上只有銅離子得電子，所以反應一段時間后電解質(zhì)溶液中Cu²⁺濃度減少，
故答案為：精銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；減少．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，明確離子放電順序是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫．