Question

5．利用如图装置，可以进行许多电化学实验．
（1）若A为石墨，B为铁，X为NaCl．
①K与M相连时，铁发生吸氧（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，A极的电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，Cl^-向B（填“A”或“B”）极移动；
②K与N相连时，装置中发生反应的总反应方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，若用铅蓄电池代替图中的电源给装置供电，当铅蓄电池中消耗0.4mol H⁺时，A电极上产生气体的体积是2.24L（标准状况），铅蓄电池工作时正极的电极反应式为PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O；
（2）若要向铁镀件上镀铜，则K应与N（填“M”或“N”）相连，X为硫酸铜，A电极为金属铜（填“铁镀件”或“金属铜”），电镀过程溶液中金属阳离子浓度不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）若A为石墨，B为铁，X为NaCl．
①K与M相连时，形成原电池，发生吸氧腐蚀，活泼铁为负极，A极石墨为正极氧气得电子发生还原反应，阴离子向负极移动；
②K与N相连时，形成电解池，A为阳极氯离子失电子发生氧化反应，B为阴极氢离子得电子发生还原反应，铅蓄电池工作时正极为二氧化铅得电子发生还原反应；
（2）若要向铁镀件上镀铜，则形成电解池，阳极为镀层金属，阴极为待镀金属，电解质溶液为含镀层金属阳离子的盐溶液．

解答 解：（1）①K与M相连时，形成原电池，发生吸氧腐蚀，活泼铁B为负极，A极石墨为正极氧气得电子发生还原反应，反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，阴离子向负极移动，所以Cl^-向B极移动，故答案为：吸氧；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；B；
②K与N相连时，形成电解池，A为阳极氯离子失电子发生氧化反应，B为阴极氢离子得电子发生还原反应，则反应的总反应方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，铅蓄电池工作时正极为二氧化铅得电子发生还原反应，反应式为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，当铅蓄电池中消耗0.4mol H⁺时，转移0.2mol电子，根据电子守恒，A电极产生氯气的体积是$\frac{0.2}{2}$×22.4=2.24L，故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；2.24；PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O；
（2）若要向铁镀件上镀铜，则形成电解池，阳极为镀层金属，阴极为待镀金属，电解质溶液为含镀层金属阳离子的盐溶液，所以K应与N相连，X为硫酸铜溶液，A电极为金属铜，电镀过程溶液中金属阳离子浓度不变．故答案为：N；硫酸铜；金属铜；不变．

点评 本题考查了原电池和电解池的工作原理的应用，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．