Question

某課外活動小組同學用下圖裝置進行實驗，一段時間后在C電極表面有銅析出，試回答下列問題。

（1）A為電源的            極；
（2）E的電極反應式為：                 ；
（3）在常溫下，現用丙裝置給鐵鍍銅，當丙中鐵表面析出銅的3.2g時，乙中溶液的PH值為        （假設溶液體積為1L）；
（4）在電解一段時間后在甲中加入適量      可以使溶液恢復到原來的濃度。
（5）利用反應2Cu＋O₂＋2H₂SO₄=2CuSO₄＋2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為______________。

Answer 1

（8分）（1）負極（1分） （2）2H^＋＋2e^－＝H₂↑（2分） （3）13 （2分）
（4）CuO或CuCO₃[若考慮到水開始電解Cu（OH）₂也可以]（1分）（5）4H^＋＋O₂＋4e^－＝2H₂O（2分）

試題分析：（1）一段時間后在C電極表面有銅析出，這說明C電極是陰極，溶液中的銅離子放電而析出銅。所以A電極是電源的負極。
（2）E電極和電源的負極相連，做陰極，則溶液中的氫離子放電，電極反應式為2H^＋＋2e^－＝H₂↑。
（3）3.2g銅的物質的量＝3.2g÷64g/mol＝0.05mol，轉移0.05mol×2＝0.1mol電子。根據得失電子守恒可知，乙池中也轉移0.1mol電子。所以根據方程式2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑可知，每產生1mol氫氧化鈉反應中就轉移1mol電子，因此反應中生成的氫氧化鈉是0.1mol，其濃度是0.1mol/L，所以溶液中氫離子濃度是10^－13mol/L，則pH＝13。
（4）惰性電極電解；硫酸銅溶液的生成物是氧氣、稀硫酸和銅，即減少的是氧原子和銅原子，所以要使溶液恢復到原來的濃度應該向甲中加入適量CuO或CuCO₃。
（5）原電池中負極失去電子，正極得到電子。根據反應式2Cu＋O₂＋2H₂SO₄=2CuSO₄＋2H₂O可知，氧氣得到電子，因此氧氣在正極得到電子。由于溶液顯酸性，則正極電極反應式為4H^＋＋O₂＋4e^－＝2H₂O。