Question

【題目】如圖所示3套實驗裝置，分別回答下列問題。

（1）裝置1為鐵的吸氧腐蝕實驗。向插入碳棒的玻璃筒內滴入酚酞溶液，可觀察到碳棒附近的溶液變紅，該電極反應式為___________________。

（2）裝置2中左池為氯化鐵溶液，右池為硫酸銅溶液，一段時間后右池溶液中c（Cu2+）_________(填“增大”、“減小”或“不變”)，若該裝置的鹽橋中盛裝的是NH4NO3的瓊脂溶液，則鹽橋中的_____離子（填“NH4+”或“NO3－”）向氯化鐵溶液遷移。

（3）裝置3中甲燒杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO4溶液。反應一段時間后，觀察到乙燒杯的石墨電極上有氣泡生成。

①電源的M端為___極；甲燒杯中鐵電極的電極反應式為_______________。

②乙燒杯中電解反應的離子方程式為__________________________________。

③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重0.32g，甲燒杯中產生的氣體標準狀況下體積為________mL；電解后乙燒杯溶液的pH為______（假設電解前后溶液的體積不變）。

④若要將乙池設計成電解精煉銅的裝置，則乙池的石墨應改成_____（填“粗銅”或“精銅”）。

Answer 1

【答案】O2+4e-+2H2O═4OH- 增大 NH4+ 正 Fe-2e-═Fe2+ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 112 1 粗銅

【解析】

（1）電解質溶液中滴有酚酞，反應一段時間后，碳棒附近溶液變紅，說明碳棒附近產生OH－，即碳棒電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

（2）電池總反應是Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，即Cu電極為負極，反應式為Cu－2e－=Cu2＋，右池中c(Cu2＋)增大；石墨為正極，根據原電池的工作原理，NH4＋向FeCl3溶液遷移；

（3）①乙燒杯石墨電極上有氣泡產生，電極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，即石墨為陽極，Cu為陰極，根據電解原理，N為電源的負極，M為電源的正極；Fe電極與M相連，即Fe電極為陽極，根據電解池放電順序，Fe失電子，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋；

②乙燒杯電解是CuSO4水溶液，總電極反應式為2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；

③Cu電極增重0.32g，增重的是析出Cu的質量，即整個電路轉移電子物質的量為0.32×2/64mol=0.01mol，甲池中石墨電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，標準狀況下，產生氫氣的體積為0.01×22.4/2L=0.112L，即112mL；根據②，產生n(H＋)=2×0.32/64mol=0.01mol，即c(H＋)=0.01/(100×10－3)mol·L－1=0.1mol·L－1，pH=1；

④精煉銅時，粗銅為陽極，陰極為純銅，故乙池的石墨應改為粗銅。