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

（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）

（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。