Question

（12分）某研究性學習小組的課題為“Mg—Cu硫酸原電池電解CuCl₂溶液的研究”，他們的研究裝置如下圖所示（C₁、C₂均為碳棒），按要求填寫下列空格。

（1）銅片上的現象是                      ，該極的電極反應式為                      。

（2）C₁極的名稱為              ，C₂極的電極反應式為                             。

（3）下列關于該裝置中電子 流向的敘述中正確的是          。

A．從鎂電極經導線流向C₁極         B．從C₁極經導線流向鎂電極

C．從銅電極經導線流向C₂極         D．從C₂極經導線流向銅電極

（4）原電池中稀硫酸的體積為200 mL ，物質的量濃度為1.5 mol·L^-1，當電解池中某碳棒上產生3.36 L（標準狀況）氣體時，求：

①  有　　     　　個電子通過了電線(N_A=6.02×10²³) 。

②  此時原電池溶液中H⁺的物質的量濃度為　　　　  mol/L  (不考慮溶液體積變化)。

 

Answer 1

【答案】

（12分）有氣泡生成， （1分）     2H^＋＋2e＝H₂↑（2分）

（2）陰極  （1分）           2Cl^－－2e^－＝Cl₂↑（2分）

（3）A D（2分）    （4）  1.806×10²³   （2分）        1.5（2分）

【解析】（1）在原電池中較活潑的金屬作負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。正極得到電子，發生還原反應。鎂比銅活潑，所以鎂是負極，失去電子，銅是正極，溶液中的氫離子在正極得到電子，生成氫氣，方程式為2H^＋＋2e＝H₂↑。

（2）C₁極與電源的負極相連，所以是陰極，溶液中的銅離子放電。C₂極和電源的正極相連，是陽極，溶液中的氯離子在陽極失去電子，方程式為2Cl^－－2e^－＝Cl₂↑。

（3）電解池中，電子經導線從陽極流向外加電源的正極，然后從原電池的負極經導線傳遞到電解池的陰極，所以答案選AD。

（4）①電解池中產生的氣體是氯氣，物質的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，所以轉移電子是0.15mol×2＝0.3mol，電子數是0.3mol×6.02×10²³/mol＝1.806×10²³個。

②根據電子得失守恒可知，生成氫氣是0.15mol，所以溶液中氫離子的物質的量是0.2L×1.5mol/L×2－0.15mol×2＝0.3mol，所以氫離子濃度是0.3mol÷0.2L＝1.5mol/L。