Question

如右图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：
（1）打开K₂，合并K₁，若所盛溶液为CuSO₄溶液：则A为

 

极，A极的电极反应式为

 

．若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为

 

，K⁺移向

 

极（填A、B） 
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：①A电极附近可观察到的现象是

 

．
②B电极上的电极反应式为

 

，总反应化学方程式是

 

．
③反应一段时间后打开K₂，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积（标准状况）为11.2mL，将溶液充分混合，溶液的pH约为

 

．若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的

 

．
（3）如要用电解方法精炼粗铜，打开K₁，合并K₂，电解液选用CuSO₄溶液，则A电极的材料应换成是

 

，电极反应式是

 

，反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺浓度

 

（填“增大”、“减小”、“不变”）．

Answer 1

分析：（1）打开K₂，合并K₁，若所盛溶液为CuSO₄溶液，则该装置是原电池，锌易失电子发生氧化反应而作负极，碳作正极；若所盛溶液为KCl溶液，则该装置发生吸氧腐蚀，C棒上氧气得电子发生还原反应，阳离子向正极移动；
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，该装置是电解池，碳作阳极，锌作阴极，阳极上电解质溶液中阴离子失电子发生氧化反应，阴极上阳离子得电子发生还原反应；
（3）电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应．

解答：解：（1）打开K₂，合并K₁，若所盛溶液为CuSO₄溶液，则该装置是原电池，锌易失电子发生氧化反应而作负极，碳作正极，负极上电极反应式为：Zn-2e^-=Zn²⁺；若所盛溶液为KCl溶液，则该装置发生吸氧腐蚀，C棒上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，钾离子向正极B移动；
故答案为：负；Zn-2e^-=Zn²⁺；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；B；
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，该装置是电解池，碳作阳极，锌作阴极，
①A电极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，溶液呈碱性，酚酞遇碱变红色，所以A附近可观察到的现象是产生无色气泡，溶液变红色，故答案为：产生无色气泡，溶液变红色；
②B电极上氯离子放电生成氯气，所以B的电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂，总反应化学方程式是2NaCl+2H₂O=（电解）2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂；2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
③反应一段时间后打开K₂，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积（标准状况）为11.2mL，A电极上生成11.2L氢气，根据氯气和氢氧化钠的关系式知，生成氢氧化钠的物质的量=

11.2×10-3L

22.4L/mol

×2=0.001mol，则氢氧化钠溶液的浓度是0.01mol/L，将溶液充分混合，溶液的pH约为12，根据“析出什么加入什么”的原则知，若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的HCl，
故答案为：12；HCl；
（3）电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，所以A电极的材料应换成是精铜，电极反应式是Cu²⁺+2e^-=Cu，阳极上不仅铜还有其它金属失电子进入溶液，阴极上只有铜离子得电子，所以反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺浓度减少，
故答案为：精铜；Cu²⁺+2e^-=Cu；减少．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，明确离子放电顺序是解本题关键，难点是电极反应式的书写．