Question

10．请按要求回答下列问题．
（1）根据图回答①②．
①打开K₂，闭合K₁．A极电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，B极的现象在碳棒上析出红色的铜．
②B极重新换根碳棒，再打开K₁，闭合K₂．B极电极反应式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．装置发生的总反应化学方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．实验完成后，锌电极增重a g，则阳极产生标准状况下的气体体积0.175aL
（2）改变两电极的电极材料，利用该装置要实现Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂↑反应的发生，应打开K₁闭合K₂，其电解质溶液需用硫酸溶液，B电极材料是用铜棒，A电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．

Answer 1

分析 （1）①若断开K₂，闭合K₁，形成原电池反应，Zn为负极，被氧化，Cu为正极，发生还原反应生成铜；
②若断开K₁，闭合K₂，为电解池，C为阳极，Zn为阴极，该极上析出金属铜，根据电极反应书写总反应，根据电子守恒进行计算；
（2）要实现反应Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂↑发生，则金属铜是阳极，硫酸是电解质，阴极材料是比铜活泼性差的金属或非金属，据此回答．

解答 解：（1）①若断开K₂，闭合K₁，形成原电池反应，Zn为负极，被氧化而锌不断溶解，Zn-2e^-=Zn²⁺，Cu为正极，发生还原反应生成铜，电极方程式为Cu²⁺+2e^-═Cu，有红色物质析出，
故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；在碳棒上析出红色的铜；
②若断开K₁，闭合K₂，为电解池，C为阳极，发生电极反应：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，Zn为阴极，该极上析出金属铜，发生Cu²⁺+2e^-═Cu，总反应是：电解2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，Zn为阴极发生Cu²⁺+2e^-═Cu，锌电极增重ag即$\frac{a}{64}$molCu生成，转移电子是$\frac{a}{32}$mol，阳极发生电极反应：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，生成的氧气体积是：$\frac{a}{32}$××$\frac{1}{4}$22.4L/mol=0.175aL，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.175a；
（2）要实现反应Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂↑发生，则金属铜失电子，是阳极，阴极上是氢离子得电子的还原反应，即2H⁺+2e^-=H₂↑，硫酸是电解质，阴极材料是比铜活泼性差的金属或非金属，此时要形成电解池，应打开K₁闭合K₂，
故答案为：K₁； K₂； 硫酸溶液； 铜棒；2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，知道原电池和电解池区别，知道各个电极上发生的电极反应，再结合各个物理量之间的关系式计算，题目难度不大．