Question

5．認(rèn)真觀察下列裝置，回答下列問題：

（1）裝置B中PbO₂上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-═PbSO₄+2H₂O．
（2）裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為Cu+2H⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu²⁺+H₂↑，裝置D中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，A、D兩裝置各電極析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為（從左至右）1：1：1．
（3）若裝置E中的目的是在Cu材料上鍍銀，則極板N的材料為Ag；若裝置E的目的是驗(yàn)證金屬的電化學(xué)防腐，則極板N的材料為惰性電極（或石墨等不溶性惰性材料）；若裝置E的目的是用惰性電極電解AgNO₃溶液，則裝置E中總反應(yīng)的離子方程式為4Ag⁺+2H₂O═4Ag+O₂↑+4H⁺．
（4）當(dāng)裝置A中Cu電極質(zhì)量改變6.4g時(shí)，裝置D中產(chǎn)生的氣體體積為3.92L（標(biāo)況下）．

Answer 1

分析 （1）B和C裝置形成原電池，鉛作負(fù)極，二氧化鉛作正極，正極上二氧化鉛得電子和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛；
（2）A連接電源，則A是電解池，左邊Pt作陰極，右邊Cu作陽(yáng)極，陽(yáng)極上Cu放電，陰極上氫離子放電；裝置D中電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，A、D兩裝置各電極析出物質(zhì)的物質(zhì)分別為氫氣、氫氣和氯氣；
（3）電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子和鍍層金屬相同；若裝置E的目的是驗(yàn)證金屬的電化學(xué)防腐，陽(yáng)極用惰性電極；陽(yáng)極上是氫氧根離子失電子，陰極上是銀離子得電子，電解總反應(yīng)離子方程式為：4Ag⁺+2H₂O═4Ag+O₂↑+4H⁺；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成氣體的體積．

解答 解：（1）B和C裝置形成原電池，鉛作負(fù)極，二氧化鉛作正極，原電池放電時(shí)，正極上二氧化鉛得電子和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-═PbSO₄+2H₂O，
故答案為：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-═PbSO₄+2H₂O；
（2）A連接電源，則A是電解池，左邊Pt作陰極，右邊Cu作陽(yáng)極，陽(yáng)極上Cu放電，陰極上氫離子放電，裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為Cu+2H⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu²⁺+H₂↑，裝置D中電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，A、D兩裝置各電極析出物質(zhì)分別為氫氣、氫氣和氯氣，由得失電子守恒可知，物質(zhì)的量之比為1：1：1，
故答案為：Cu+2H⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu²⁺+H₂↑；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；1：1：1；
（3）鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子和鍍層金屬相同，若裝置D的目的是在某鍍件上鍍銀，則X為硝酸銀溶液，N作陽(yáng)極，應(yīng)該是銀，若裝置E的目的是驗(yàn)證金屬的電化學(xué)防腐，則極板N的材料為惰性電極（或石墨等不溶性惰性材料），被保護(hù)的金屬連接電源陰極，陽(yáng)極上是氫氧根離子失電子，陰極上是銀離子得電子，電解總反應(yīng)離子方程式為：4Ag⁺+2H₂O═4Ag+O₂↑+4H⁺，
故答案為：Ag；惰性電極（或石墨等不溶性惰性材料）；4Ag⁺+2H₂O═4Ag+O₂↑+4H⁺；
（4）當(dāng)裝置A中Cu電極質(zhì)量改變6.4g時(shí)，n（Cu）=0.1mol，則轉(zhuǎn)移0.2mol電子，裝置D中n（NaCl）=0.1mol，
陽(yáng)極首先發(fā)生2Cl-2e^-=Cl₂↑、其次發(fā)生4OH-4e^-=2H₂O+O₂↑，則陽(yáng)極首先生成0.05molCl₂，其次生成0.025molO₂，
陰極只發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，生成0.1molH₂，則總共生成0.175mol氣體，體積為0.175mol×22.4L/mol=3.92L，
故答案為：3.92．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，明確離子放電順序是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．