Question

甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒（如图1），均盛放200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，乙池箭头方向为电子移动方向．请回答：
（1）有红色物质析出的是：甲池中的

 

棒；
乙池中的

 

棒．
（2）在乙池中，理论上两极所得气体的体积（在标准状况下）随时间变化的关系如图2中Ⅰ、Ⅱ所示，根据图中信息回答下列问题．
①在乙池中曲线Ⅱ的电极反应是
0-t₁

 

t₁-t₃

 

②乙池通电一段时间后，在溶液中滴加紫色石蕊，

 

极附近溶液呈红色（填阴极或阳极）；假设溶液是均匀的，求t₂时所得溶液的pH=

 

．
③在0-t₃过程中流过导线的电子的物质的量为

 

mol，并求原混合溶液中c（NaCl）=

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）甲为原电池，Fe为负极，发生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，乙为电解池，由电子流向可知，Fe为阴极，铜离子得到电子生成Cu，阳极上氢氧根离子放电；
（2）刚开始时阴极Cu²⁺得电子，无气体放出，Cu²⁺反应完溶液中的H⁺放电，Ⅰ是H₂，阳极先是溶液中的Cl^-放电，反应完后溶液中的OH^-放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，计算时抓住电子守恒．

解答： 解：（1）①甲为原电池，Fe为负极，发生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，所以碳电极上生成红色物质Cu，乙为电解池，由电子流向可知，Fe为阴极，铜离子得到电子生成Cu，故答案为：碳；铁；
（2）刚开始时阴极Cu²⁺得电子，无气体放出，Cu²⁺反应完溶液中的H⁺放电，Ⅰ是H₂，阳极先是溶液中的Cl^-放电，反应完后溶液中的OH^-放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，
①阳极先是溶液中的Cl^-放电，反应完后溶液中的OH^-放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：2Cl^--2e-=Cl₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，导致阳极附近的溶液显酸性，遇石蕊变红色；由t₂时4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O～4H⁺，n（H⁺）=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c（H⁺）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，pH=1，
故答案为：阳极；1；
③阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，由图可知，产生氯气为224mL，转移电子

0.224L

22.4L/mol

×2=0.02mol，生成氧气448mL，转移电子

0.448L

22.4L/mol

×4=0.08mol，共转移电子0.1mol；产生氯气为224mL，则由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=

0.224L

22.4L/mol

×2=0.02mol，所以c（NaCl）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，
故答案为：0.1；0.1．

点评：本题考查原电池和电解池的工作原理，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键，注意把握电极反应式的书写，为解该题的关键，题目难度中等．