Question

（12分）某研究性学习小组的课题为“Mg—Cu硫酸原电池电解CuCl₂溶液的研究”，他们的研究装置如下图所示（C₁、C₂均为碳棒），按要求填写下列空格。

（1）铜片上的现象是                      ，该极的电极反应式为                      。

（2）C₁极的名称为              ，C₂极的电极反应式为                             。

（3）下列关于该装置中电子 流向的叙述中正确的是          。

A．从镁电极经导线流向C₁极         B．从C₁极经导线流向镁电极

C．从铜电极经导线流向C₂极         D．从C₂极经导线流向铜电极

（4）原电池中稀硫酸的体积为200 mL ，物质的量浓度为1.5 mol·L^-1，当电解池中某碳棒上产生3.36 L（标准状况）气体时，求：

①  有　　     　　个电子通过了电线(N_A=6.02×10²³) 。

②  此时原电池溶液中H⁺的物质的量浓度为　　　　  mol/L  (不考虑溶液体积变化)。

 

Answer 1

【答案】

（12分）有气泡生成， （1分）     2H^＋＋2e＝H₂↑（2分）

（2）阴极  （1分）           2Cl^－－2e^－＝Cl₂↑（2分）

（3）A D（2分）    （4）  1.806×10²³   （2分）        1.5（2分）

【解析】（1）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。镁比铜活泼，所以镁是负极，失去电子，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，生成氢气，方程式为2H^＋＋2e＝H₂↑。

（2）C₁极与电源的负极相连，所以是阴极，溶液中的铜离子放电。C₂极和电源的正极相连，是阳极，溶液中的氯离子在阳极失去电子，方程式为2Cl^－－2e^－＝Cl₂↑。

（3）电解池中，电子经导线从阳极流向外加电源的正极，然后从原电池的负极经导线传递到电解池的阴极，所以答案选AD。

（4）①电解池中产生的气体是氯气，物质的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，所以转移电子是0.15mol×2＝0.3mol，电子数是0.3mol×6.02×10²³/mol＝1.806×10²³个。

②根据电子得失守恒可知，生成氢气是0.15mol，所以溶液中氢离子的物质的量是0.2L×1.5mol/L×2－0.15mol×2＝0.3mol，所以氢离子浓度是0.3mol÷0.2L＝1.5mol/L。