Question

11．（1）理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池．請(qǐng)利用反應(yīng)“Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺”設(shè)制一個(gè)化學(xué)電池（正極材料用碳棒），回答下列問題：
①該電池的負(fù)極材料是Cu，發(fā)生氧化反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），電解質(zhì)溶液是AgNO₃溶液；
②正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(zhì)；
③若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1mol，則生成銀108克．
（2）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．如圖表示一個(gè)電解池，U型管中裝有飽和CuCl₂溶液，X、Y都是石墨電極，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連．請(qǐng)回答以下問題：
①寫出電解池中X極發(fā)生了還原反應(yīng)（填氧化或還原）．X極觀察到的現(xiàn)象是碳棒上有紅色物質(zhì)附著．
②Y極發(fā)生的電極反應(yīng)式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑，檢驗(yàn)Y電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在U形管Y口，試紙變藍(lán)色．
③若作為銅的電解精煉裝置，Y極材料為粗銅，電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液．
（3）鋼鐵腐蝕是自然界中的普遍現(xiàn)象．在海洋中航行的輪船，為防止腐蝕，可在輪船外側(cè)焊接鋅塊．則其負(fù)極材料為金屬鋅，負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺，．

Answer 1

分析 （1）在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反應(yīng)中，Cu被氧化，應(yīng)為原電池的負(fù)極，電解反應(yīng)為：Cu-2e-=Cu²⁺，Ag⁺得電子被還原生成單質(zhì)Ag，正極上有銀白色物質(zhì)生成，電極反應(yīng)為Ag⁺+e-=Ag，應(yīng)為原電池正極反應(yīng)，正極材料為活潑性比Cu的金屬或非金屬材料，電解質(zhì)溶液為含Ag⁺離子的溶液，如AgNO₃，原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，以形成閉合回路；
（2）Y與電源正極相連，為電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X連接電源的負(fù)極，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，如進(jìn)行銅的精煉，則粗銅為陽(yáng)極，純銅為陰極，以此解答該題；
（3）負(fù)極材料是活潑的金屬鋅，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺．

解答 解：（1）①在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反應(yīng)中，Cu被氧化，應(yīng)為原電池的負(fù)極，電解反應(yīng)為：Cu-2e-=Cu²⁺，電解質(zhì)溶液為含Ag⁺離子的溶液，如AgNO₃，
故答案為：Cu；氧化；AgNO₃溶液；
②Ag⁺得電子被還原生成單質(zhì)Ag，正極上有銀白色物質(zhì)生成，電極反應(yīng)為Ag⁺+e-=Ag，應(yīng)為原電池正極反應(yīng)，
故答案為：碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(zhì)；
③正極反應(yīng)為Ag⁺+e-=Ag，若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1mol，則生成銀1mol，質(zhì)量為108g，故答案為：108；
（2）①X連接電源的負(fù)極，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，可觀察到碳棒上有紅色物質(zhì)附著，
故答案為：還原；碳棒上有紅色物質(zhì)附著；
②Y與電源正極相連，為電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，檢驗(yàn)氯氣，可將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在U形管Y口，試紙變藍(lán)色，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在U形管Y口，試紙變藍(lán)色；
③如進(jìn)行銅的精煉，則粗銅為陽(yáng)極，純銅為陰極，則Y極為粗銅，電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液，故答案為：粗銅；硫酸銅溶液；
（3）負(fù)極材料是活潑的金屬鋅，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺，故答案為：金屬鋅；Zn-2e^-=Zn²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池的設(shè)計(jì)，題目難度不大，注意兩極材料的判斷以及電極反應(yīng)式的書寫方法．