Question

20．用如圖所示裝置進行實驗，請回答下列問題：
（1）當K與B連接，a、b兩電極材料分別為Cu和Al時．
①若電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，則負極材料為Al（填“Al”或“Cu”）；正極的電極反應式為6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^-．
②若電解質(zhì)溶液為濃硝酸溶液，一段時間后，負極材料為Cu（填“Al”或“Cu”）；負極的電極反應式為Cu-2e^-=Cu²⁺．
（2）當K與A連接，a、b兩電極材料均為石墨，電解質(zhì)溶液為飽和Na₂CO₃溶液時，a電極上發(fā)生氧化（填“氧化”或“還原”）反應；電解一段時間后，b電極上收集到標準狀況下VL氣體時，溶液中析出了mgNa₂CO₃•10H₂O，則電解前溶液的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{m×\frac{106}{286}}{m+\frac{18V}{22.4}}$×100%（用m，V表示即可）

Answer 1

分析 （1）①當K與B連接，屬于原電池裝置，當電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時，鋁能與氫氧化鈉溶液反應產(chǎn)生偏鋁酸鈉和氫氣，鋁失電子發(fā)生氧化反應，總反應減負極反應式得到正極反應；
②當電解質(zhì)溶液為濃硝酸溶液，鋁遇濃硝酸發(fā)生鈍化，則銅作負極，銅失電子發(fā)生氧化反應；
（2）當K與A連接，屬于電解裝置，電解質(zhì)溶液為飽和Na₂CO₃溶液，a與電源正極相連的是陽極，氫氧根失電子發(fā)生氧化反應，b與電源負極相連的是陰極，氫離子得電子發(fā)生還原反應，實質(zhì)是電解水，電解后溶液仍是飽和溶液，則電解前溶液的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{析出碳酸鈉的質(zhì)量}{析出晶體的質(zhì)量+電解消耗水的質(zhì)量}$×100%．

解答 解：（1）①當K與B連接，屬于原電池裝置，當電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時，鋁能與氫氧化鈉溶液反應產(chǎn)生偏鋁酸鈉和氫氣，總反應為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，鋁作負極，鋁失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為：2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+4H₂O，總反應減負極反應式得到正極反應：6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^-，
故答案為：Al；6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^-；
②當電解質(zhì)溶液為濃硝酸溶液，鋁遇濃硝酸發(fā)生鈍化，則銅作負極，銅失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：Cu；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（2）當K與A連接，屬于電解裝置，電解質(zhì)溶液為飽和Na₂CO₃溶液，a與電源正極相連的是陽極，氫氧根失電子發(fā)生氧化反應產(chǎn)生氧氣，b與電源負極相連的是陰極，氫離子得電子發(fā)生還原反應產(chǎn)生氫氣，實質(zhì)是電解水，總反應為：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
電解一段時間后，b電極上收集到標況下VL氣體時，則氫氣物質(zhì)的量為：n=$\frac{VL}{22.4L/mol}=\frac{V}{22.4}mol$，消耗水的質(zhì)量為：$\frac{V}{22.4}$mol×18g/mol=$\frac{18V}{22.4}$g，
析出mgNa₂CO₃•10H₂O中，碳酸鈉的質(zhì)量為：m×$\frac{106}{286}$g，電解后溶液仍是飽和溶液，
電解前溶液的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{析出碳酸鈉的質(zhì)量}{析出晶體的質(zhì)量+電解消耗水的質(zhì)量}$×100%=$\frac{m×\frac{106}{286}}{m+\frac{18V}{22.4}}$×100%，
故答案為：氧化；$\frac{m×\frac{106}{286}}{m+\frac{18V}{22.4}}$×100%．

點評 本題綜合考查原電池和電解池的工作原理，側重于考查學生電極的判斷以及電極反應式的書寫，題目難度較大，在判斷正負極時不能只考慮金屬的活潑性，要注意把握電解質(zhì)溶液的性質(zhì)．