Question

某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题．当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转．
请回答下列问题：
（1）甲装置的名称是

 

；乙装置的名称是

 

；Zn为

 

极；Pt为

 

极．
（2）写出电极反应：Cu极

 

；C极

 

．
（3）当甲中产生0.1mol气体时，乙中析出铜的质量应为

 

；乙中产生的气体在标准状况下的体积应为

 

．
（4）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色

 

（填“变深”、“变浅”或“无变化”）．
（5）若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）；乙中溶液的pH将

 

．
（6）如果乙中电极不变，将其溶液换成饱和Na₂SO₄溶液，电键闭合一段时间，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na₂S0₄?1OH₂0析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为

 

（用含w、a的表达式表示，不必化简）．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据构成原电池的条件知：甲装置为铜锌原电池，Zn为负极，Cu为正极；乙装置为电解池，与正极相连的为阳极；
（2）Cu极上氢离子得电子；C极上铜离子得电子；
（3）根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，转移0.2mol电子，根据电子守恒计算乙中产生的固体和气体；
（4）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，则为电镀池，根据电镀原理分析；
（5）甲中反应消耗氢离子，乙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠；
（6）电解饱和硫酸钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，实际上是电解的水，电解水后，溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体，剩余的电解质溶液仍是饱和溶液，析出的硫酸钠和水组成的也是饱和溶液，根据质量分数公式计算即可．

解答： 解：（1）由图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸和闭合电路知：该装置为原电池，Zn活泼，则Zn作负极，Cu作正极，则乙装置为电解池，C极与负极相连为阴极，Pt极与正极相连为阳极；
故答案为：原电池；电解池；负；阳；
（2）甲装置为原电池，Cu极为正极，正极上氢离子得电子，正极上的反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，乙装置为电解池，C极与负极相连为阴极，阴极上铜离子得电子，则电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu；
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）根据原电池、电解池中电子守恒，当甲中产生0.1mol气体时，甲中2H⁺+2e^-=H₂↑，则转移0.2mol电子，连接电源负极的碳电极为电解池的阴极，转移0.2mol电子，根据Cu²⁺+2e^-=Cu，乙中析出铜的物质的量为0.1mol，质量为6.4克，电解池的阳极上发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，则生成气体为0.1mol，其体积为2.24L
故答案为：6.4g；2.24L；
（4）若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，则为电镀池，阳极铜失电子生成铜离子，阴极铜离子得电子生成铜单质，则溶液中铜离子的浓度不变，所以溶液的颜色不变；
故答案为：无变化；
（5）甲中发生的反应为Zn与氢离子的反应，反应消耗氢离子，则pH增大，乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，则乙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠，所以溶液的pH增大；
故答案为：增大；增大；
（6）电解饱和硫酸钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，实际上是电解的水，电解水后，溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体，剩余的电解质溶液仍是饱和溶液，析出的硫酸钠和水组成的也是饱和溶液．
w g Na₂SO₄?10H₂O硫酸钠的质量=w g×

142

322

=

142w

322

g；
设电解水的质量为x：
2H₂O 

通电  .

  2H₂↑+O₂↑
36g                    mol
x                     amol
x=36ag
所以饱和溶液的质量分数：

142w 322

w+36a

×100%=

142w

322(w+36a)

×100%；
故答案为：

142w

322(w+36a)

×100%．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，正确判断原电池和电解池是解本题关键，根据离子的放电顺序、串联电路中转移电子相等来分析解答，难度中等．