Question

1．有電解裝置如圖所示．圖中A裝置盛1L 2mol/L AgNO₃溶液．通電后，潤(rùn)濕的淀粉KI試紙的C端變藍(lán)色，電解一段時(shí)間后試回答：
①E極名稱為負(fù)極．
②A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
③在B中觀察到的現(xiàn)象是Cu電極變細(xì)，溶液顯藍(lán)色，石墨電極處產(chǎn)生氣泡．
④室溫下，若從電解開始到時(shí)間 t 時(shí)，A和B裝置中共收集到氣體0.168L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），若電解過程中無其它副反應(yīng)發(fā)生，且溶液體積變化忽略不計(jì)，則在t時(shí)，A溶液的pH為2．

Answer 1

分析 通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色，則C端發(fā)生2I^--2e^-=I₂，則C端為陽極，D為陰極，即E為電源的負(fù)極，F(xiàn)為電源的正極，A池中Fe為陰極，陰極上銀離子得電子生成Ag，Pt為陽極陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，B池中Cu為陽極，Cu失電子生成銅離子，石墨為陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，結(jié)合電子守恒來解答．

解答 解：通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色，則C端發(fā)生2I^--2e^-=I₂，則C端為陽極，D為陰極，即E為電源的負(fù)極，F(xiàn)為電源的正極，
①E為電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)極；
②A中Fe連接電源的負(fù)極，則為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，電極方程式為Ag⁺+e^-=Ag，Pt為陽極陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，則電解總方程式為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
③B池中Cu為陽極，Cu失電子生成銅離子，則銅電極逐漸變細(xì)，溶液中有銅離子生成顯藍(lán)色，石墨為陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，即陰極上有氣泡生成，故答案為：Cu電極變細(xì)，溶液顯藍(lán)色，石墨電極處產(chǎn)生氣泡；
④B中：Cu極上的電極反應(yīng)：Cu-2e^-=Cu²⁺，石墨上發(fā)生的電極反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，
總的電池反應(yīng)為（NaCl作電解質(zhì)）：Cu+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cu（OH）₂；
所以A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag↓+O₂↑+4HNO₃；
電解一段時(shí)間，A、B裝置共收集到0.168 L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），該氣體的物質(zhì)的量為7.5×10^-3mol，且是H₂、O₂的混合氣體，由于是串聯(lián)電路，故流過線路上的電子的物質(zhì)的量相同，所以氫氣和氧氣的物質(zhì)的量之比為2：1，即H₂為5.0×10^-3mol，O₂為2.5×10^-3mol．
根據(jù)關(guān)系式：
O₂↑～4HNO₃
1 mol          4 mol
2.5×10^-3mol   1.0×10^-2 mol
所以A裝置在t時(shí)，c（HNO₃）=1.0×10^-2mol•L^-1，即氫離子濃度為0.01mol/L，則溶液的pH為2；
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生有關(guān)電解池的工作原理知識(shí)，注意把握陰陽兩極上離子的放電順序，明確電極反應(yīng)式中電子與各物質(zhì)之間的關(guān)系是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．