Question

回答下列各题：
（1）在探究原电池中电极与电解质溶液之间的关系时，某同学设计了用铝片、铜片作电极，用浓硝酸作电解质溶液的原电池，则铜片为原电池的    极，铝片上的电极反应式为    ．
（2）通过    装置（ 填“原电池”或“电解池”）可以实现如下反应：
Cu+2H₂O═Cu（OH）₂+H₂↑
该装置应以铜为    极，并可选用下列溶液中的    为电解质溶液（填符号）．
A．H₂SO₄溶液    B．NaOH溶液    C．CuSO₄溶液    D．NaCl溶液
（3）如图所示的两个电解槽中，A、B、C、D均为石墨电极．电解过程中，乙中反应的离子方程式为    ．
若乙烧杯中D极上产生224mL标准状况下的气体，则甲烧杯中B极上可析出铜    g（铜的相对原子质量为64）．

Answer 1

【答案】分析：（1）铝片、铜片、浓硝酸构成的原电池中，常温下，铝片能与浓硝酸发生钝化现象，铜能与浓硝酸自发的发生氧化还原反应，铜片作负极，铝片作正极，正极上得电子发生还原反应；
（2）Cu+2H₂O═Cu（OH）₂+H₂↑该反应不能自发的进行氧化还原反应，只能构成电解池使其发生反应；电解池工作时，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，根据电池反应式判断电极和电解质溶液；
（3）电解过程中，乙中阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，根据阴阳极上发生的电极反应写出电池反应式；根据电解池放电时，阴阳极上得失电子相等计算生成金属的质量．
解答：解：（1）铝片、铜片、浓硝酸构成的原电池中，常温下，铝片能与浓硝酸发生钝化现象，铜能与浓硝酸自发的发生氧化还原反应，铜片作负极，铝片作正极，正极上硝酸根离子得电子和氢离子生成二氧化氮和水，电极反应式为4H⁺+2NO₃^-+2e^-=2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：负极；4H⁺+2NO₃^-+2e^-=2NO₂↑+2H₂O；
（2）Cu+2H₂O═Cu（OH）₂+H₂↑该反应不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池只能构成电解池，利用外接电源使其强制发生氧化还原反应．
该反应中铜失电子发生氧化反应，所以铜片作阳极，阴极上水分子放电生成氢气和氢氧根离子，发生还原反应．
A．如果电解硫酸溶液，阴极上先氢离子放电生成氢气，随着反应的进行，阳极上生成的铜离子进入溶液，后阴极上铜离子放电不是氢离子放电，故A错误；
B、电解氢氧化钠溶液时，阴极上氢离子放电，阳极上生成的铜离子和氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀，所以阴极上始终没有铜离子得电子，故B正确；
C、电解硫酸铜溶液时，阴极上铜离子放电生成铜单质，不是氢离子放电，故C错误；
 D．电解NaCl溶液时，阴极上氢离子放电同时生成氢氧根离子，阳极上生成的铜离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀，符合电池反应式，故D正确；
故答案为：电解池；阳极；BD；
（3）电解时，乙中阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以电池反应式为：2Cl^-+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
乙烧杯中D极连接电源的负极，所以D极作阴极，D极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
甲烧杯中B作阴极，阴极上铜离子得电子生成铜单质，电极反应式为2Cu²⁺+2e^-=Cu，
根据电解池工作时，阴阳极上得失电子相等，
设生成铜的质量为X，氢气和铜的关系式为
  Cu--H₂↑
 64g  22.4L
 X    0.224L
x=0.64g
故答案为：2Cl^-+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；0.64g．
点评：本题考查了电解池原理，易错题是（1）题，注意不能根据金属的活泼性判断原电池的正负极，要根据电极反应的反应类型判断正负极．