Question

8．如圖甲、乙是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）若甲、乙兩燒杯中均盛有飽和NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的電極反應(yīng)式O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，電子的移動(dòng)方向?yàn)橛设F經(jīng)導(dǎo)線移向石墨．
②乙中總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，Cl^-移向C電極（填Fe或C）．
③將濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙放在乙燒杯上方，發(fā)現(xiàn)試紙先變藍(lán)后褪色，這是因?yàn)檫^(guò)量的Cl₂氧化了生成的I₂．若反應(yīng)中Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1，且生成兩種酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃．
（2）如果起始時(shí)乙中盛有200mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，若要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加入CuO的質(zhì)量為0.8g．

Answer 1

分析 （1）①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，則石墨作正極，正極上氧氣得電子；
②乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；
③Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價(jià)降低，由電子守恒及Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1來(lái)判斷反應(yīng)后I元素的化合價(jià)，以此來(lái)書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)；
（2）根據(jù)電解硫酸銅的化學(xué)反應(yīng)及元素守恒來(lái)判斷加入的物質(zhì)使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，再由溶液的pH的變化計(jì)算加入物質(zhì)的質(zhì)量．

解答 解：（1）①甲為原電池裝置，石墨棒是正極，鐵是負(fù)極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，電子的移動(dòng)方向?yàn)椋贺?fù)極到正極，即由鐵經(jīng)導(dǎo)線移向石墨，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；由鐵經(jīng)導(dǎo)線移向石墨；
②乙為電解裝置，由電子流向可知石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，則電解反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，在電解池中，陰離子移向
陽(yáng)極，即氯離子流向C電極．
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；C；
③Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價(jià)降低，生成鹽酸，反應(yīng)中Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1，設(shè)I元素的化合價(jià)為x，則5×2×1=1×2×x，解得x=+5，則生成碘酸，所以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，
故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃；
（2）由2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，要使溶液恢復(fù)原狀態(tài)，可加入CuO（或CuCO₃），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，則c（H⁺）=0.1mol/L-10^-5mol/L=0.1mol/L，n（H⁺）=0.2L×0.1mol/L=0.02mol，則由電解反應(yīng)可知析出的Cu的物質(zhì)的量為0.01mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，
故答案為：0.8g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池與電解池的工作原理，明確離子放電順序、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)即可解答，難度不大．