Question

17．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)：
（1）如圖1為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池裝置，該反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．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0.2mol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2H⁺+2e^-=H₂↑，這是由于NH₄Cl溶液顯酸性（填“酸性”“堿性”或“中性”），用離子方程式表示溶液顯此性的原因NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．

（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，則乙裝置中石墨（1）為陰極（填正、負(fù)、陰、陽），乙裝置中與銅線相連的石墨（2）電極上發(fā)生的反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（4）在圖2乙裝置中改為加入400mL CuSO₄溶液，一段時(shí)間后，若電極質(zhì)量增重 1.28g，則此時(shí)溶液的pH為1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)知識來書寫，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，正極生成氫氣；
（3）根他條件不變，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；
（4）陰極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)該極增重1.28g即0.02mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是0.04mol，結(jié)合總反應(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑計(jì)算pH．

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=0.2，
故答案為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；0.2；
（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⁺，正極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；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：陰；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（4）陰極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)該極增重1.28g即0.02mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是0.04mol，總反應(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑，可知生成0.04molH⁺，
則c（H⁺）=$\frac{0.04mol}{0.4L}$=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：1．

點(diǎn)評 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，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，屬于綜合知識的考查，難度中等．