Question

11．（1）理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池．请利用反应“Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺”设制一个化学电池（正极材料用碳棒），回答下列问题：
①该电池的负极材料是Cu，发生氧化反应（填“氧化”或“还原”），电解质溶液是AgNO₃溶液；
②正极上出现的现象是碳棒上出现银白色物质；
③若导线上转移电子1mol，则生成银108克．
（2）电解原理在化学工业中有广泛应用．如图表示一个电解池，U型管中装有饱和CuCl₂溶液，X、Y都是石墨电极，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：
①写出电解池中X极发生了还原反应（填氧化或还原）．X极观察到的现象是碳棒上有红色物质附着．
②Y极发生的电极反应式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑，检验Y电极反应产物的方法是将湿润的淀粉碘化钾试纸放在U形管Y口，试纸变蓝色．
③若作为铜的电解精炼装置，Y极材料为粗铜，电解质溶液为硫酸铜溶液．
（3）钢铁腐蚀是自然界中的普遍现象．在海洋中航行的轮船，为防止腐蚀，可在轮船外侧焊接锌块．则其负极材料为金属锌，负极电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，．

Answer 1

分析 （1）在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反应中，Cu被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Cu-2e-=Cu²⁺，Ag⁺得电子被还原生成单质Ag，正极上有银白色物质生成，电极反应为Ag⁺+e-=Ag，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Cu的金属或非金属材料，电解质溶液为含Ag⁺离子的溶液，如AgNO₃，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，以形成闭合回路；
（2）Y与电源正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极方程式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X连接电源的负极，为电解池的阴极，发生还原反应，电极方程式为Cu²⁺+2e^-=Cu，如进行铜的精炼，则粗铜为阳极，纯铜为阴极，以此解答该题；
（3）负极材料是活泼的金属锌，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺．

解答 解：（1）①在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反应中，Cu被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Cu-2e-=Cu²⁺，电解质溶液为含Ag⁺离子的溶液，如AgNO₃，
故答案为：Cu；氧化；AgNO₃溶液；
②Ag⁺得电子被还原生成单质Ag，正极上有银白色物质生成，电极反应为Ag⁺+e-=Ag，应为原电池正极反应，
故答案为：碳棒上出现银白色物质；
③正极反应为Ag⁺+e-=Ag，若导线上转移电子1mol，则生成银1mol，质量为108g，故答案为：108；
（2）①X连接电源的负极，为电解池的阴极，发生还原反应，电极方程式为Cu²⁺+2e^-=Cu，可观察到碳棒上有红色物质附着，
故答案为：还原；碳棒上有红色物质附着；
②Y与电源正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极方程式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，检验氯气，可将湿润的淀粉碘化钾试纸放在U形管Y口，试纸变蓝色，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；将湿润的淀粉碘化钾试纸放在U形管Y口，试纸变蓝色；
③如进行铜的精炼，则粗铜为阳极，纯铜为阴极，则Y极为粗铜，电解质溶液为硫酸铜溶液，故答案为：粗铜；硫酸铜溶液；
（3）负极材料是活泼的金属锌，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，故答案为：金属锌；Zn-2e^-=Zn²⁺．

点评 本题考查原电池的设计，题目难度不大，注意两极材料的判断以及电极反应式的书写方法．