Question

如图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除A、B外，其余电极均为石墨电极．甲为铅蓄电池，其工作原理为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ 2PbSO₄+2H₂O，其两个电极的电极材料分别是PbO₂和Pb．

闭合K，发现G电极附近的溶液变红，20min后，将K断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同；据此回答：
（1）A电极的电极材料是    （填“PbO₂”或“Pb”）．
（2）电解后，要使丙中溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是    （填化学式）．
（3）到20min时，电路中通过电子的物质的量为    ．
（4）0～20min，H电极上发生反应的电极反应式为：    ．
（5）20min后将乙装置与其他装置断开，然后在C、D两极间连上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时C电极为    极，D电极上发生的电极反应式为：    ．

Answer 1

【答案】分析：甲池是原电池做电源，发生的反应为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ 2PbSO₄+2H₂O；乙丙丁是电解池，闭合K，发现G电极附近的溶液变红，说明G电极是电解池的阴极，H是电解池的阳极；所以A为正极，B为负极；C电极为阴极，D为阳极；E电极为阴极，F为阳极；20min后，将K断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同，
C电极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑
D电极上发生的电极反应为：4OH--4e^-=2H₂O+O₂↑
（1）依据分析判断电极名称；
（2）电解过程是电解水，要使丙硫酸铝溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是水；
（3）到20min时，电路中通过电子的物质的量可以依据电极反应中电子守恒计算得到；
（4）0～20min，H电极上发生反应的电极反应式为H是电解池的阳极，依据电子守恒先反应的是：2Cl--2e^-=Cl₂↑Cl^-物质的量为0.2mol，和电子转移总数比较判断离子放电的反应；
（5）20min后将乙装置与其他装置断开，然后在C、D两极间连上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，说明形成了原电池反应，电解时C电极上析出铜，断开连接形成原电池的负极，正极上是氢离子得到电子生成氢气；
解答：解：依据题干信息和图示可知，甲池是原电池做电源，发生的反应为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ 2PbSO₄+2H₂O；乙丙丁是电解池，闭合K，发现G电极附近的溶液变红，说明G电极是电解池的阴极，H是电解池的阳极；所以A为正极，B为负极；C电极为阴极，D为阳极；E电极为阴极，F为阳极；20min后，将K断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同，
C电极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑
D电极上发生的电极反应为：4OH--4e^-=2H₂O+O₂↑
（1）A电极是铅蓄电池的正极，正极的电极材料是PbO₂；故答案为：PbO₂；
（2）电解过程是电解水，要使丙硫酸铝溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是水；故打为：H₂O；
（3）20min后，将K断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同，溶液中铜离子物质的量为0.1mol，设生成氢气物质的量为x，则氧气物质的量为x，结合电极上电子守恒计算得到：
C电极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑
D电极上发生的电极反应为：4OH--4e^-=2H₂O+O₂↑
4x=2x+0.1×2
x=0.1mol，所以电路中电子转移总数为0.4mol，故答案为：0.4mol；
（4）0～20min，H电极上发生反应的电极反应式为H是电解池的阳极，依据电子守恒先反应的是：2Cl--2e^-=Cl₂↑Cl^-物质的量为0.2mol，转移电子物质的量为0.2mol，溶液中电子转移总数为0.4mol，所以溶液中氢离子继续放电，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑；故答案为：2Cl--2e^-=Cl₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（5）20min后将乙装置与其他装置断开，然后在C、D两极间连上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，说明形成了原电池反应，电解时C电极上析出铜，断开连接形成原电池的负极，正极上是氢离子得到电子生成氢气；电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑；故答案为：负极；2H⁺+2e^-=H₂↑．
点评：本题考查了原电池电解池的原理应用，电池判断的方法，电极名称判断，电极产物的分析计算，主要是电极反应中 存在电子守恒的应用．