Question

6．圖中甲、乙是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖，丙是氯堿工業(yè)生產(chǎn)示意圖．

（1）若甲、乙兩裝置的燒杯中均盛有CuSO₄溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后：
①表面有紅色物質(zhì)析出的電極是：甲裝置中的C棒，乙裝置中的Fe棒．
②乙裝置中碳棒表面發(fā)生的電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
③若起始時(shí)乙中盛放100mL 0.2mol•L^-1CuSO₄溶液，一段時(shí)間后要使溶液恢復(fù)到起始時(shí)的濃度（忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入2.22g的堿式碳酸【Cu₂（OH）₂CO₃】，則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.06N_A
（2）若甲、乙兩裝置的燒杯中均盛有飽和NaCl溶液；
①寫(xiě)出甲裝置中碳棒表面發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-．
②已知：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在乙裝置的碳棒附近，現(xiàn)象為試紙開(kāi)始變藍(lán)，一段時(shí)間后藍(lán)色褪去．
③工業(yè)上經(jīng)常用到離子交換膜，離子交換膜有陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜兩種，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)．當(dāng)乙中的反應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，為了阻止兩極產(chǎn)物之間的反應(yīng)，通常用如丙圖所示的裝置，Na⁺的移動(dòng)方向如圖中標(biāo)注，則H₂的出口是E（填“C”、“D”、“E”或“F”）；電解一段時(shí)間后，如果陰極產(chǎn)生氣體的體為112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，停止通電，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子物質(zhì)的量為0.01 mol．

Answer 1

分析 （1）若甲、乙兩裝置的燒杯中均盛有CuSO₄溶液，甲為原電池，Zn做負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C為正極，溶液中銅離子得到電子析出銅，表面有紅色物質(zhì)析出，乙池則電子流向可知，C為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，溶液中銅離子在鐵電極上得到電子析出紅色銅，反應(yīng)一段時(shí)間后，表面有紅色物質(zhì)析出；
①分析可知紅色物質(zhì)析出的電極分別是原電池正極和電解池陰極；
②乙裝置中碳棒表面發(fā)生的是氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣；
③堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入0.1mol堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]相當(dāng)于加入0.2molCuO、0.1molH₂O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽(yáng)極上氫氧根離子放電，根據(jù)銅和氫氣的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；
（2）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氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化碘，碘遇濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色，5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，生成的氯氣會(huì)把碘單質(zhì)氧化生成碘酸；
③丙圖所示的裝置中鈉離子移動(dòng)方向可知，左邊為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，右邊為陽(yáng)極，氯離子失電子生成氯氣，在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子為+1價(jià)離子，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算陽(yáng)離子的物質(zhì)的量；

解答 解：（1）若甲、乙兩裝置的燒杯中均盛有CuSO₄溶液，甲為原電池，Zn做負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C為正極，溶液中銅離子得到電子析出銅，表面有紅色物質(zhì)析出，乙池則電子流向可知，C為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，溶液中銅離子在鐵電極上得到電子析出紅色銅，反應(yīng)一段時(shí)間后，表面有紅色物質(zhì)析出；
①分析可知紅色物質(zhì)析出的電極分別是原電池正極和電解池陰極，甲中是C電極上析出銅，乙池則是Fe電極上析出銅，
故答案為：C； Fe；
②乙裝置中碳棒表面發(fā)生的是氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
③堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入2.22g堿式碳酸銅物質(zhì)的量=$\frac{2.22g}{222g/mol}$=0.01mol堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]相當(dāng)于加入0.02molCuO、0.01molH₂O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽(yáng)極上氫氧根離子放電，根據(jù)Cu原子、H原子守恒得陰極上析出n（Cu）=0.02mol、n（H₂）=0.01mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.02mol×2+0.01mol×2=0.06mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)0.06N_A，
故答案為：0.06N_A；
（2）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)，電極反應(yīng)為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化碘，碘遇濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色，5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，生成的氯氣會(huì)把碘單質(zhì)氧化生成碘酸，藍(lán)色褪去，
故答案為：試紙開(kāi)始變藍(lán)，一段時(shí)間后藍(lán)色褪去；
③丙圖所示的裝置中鈉離子移動(dòng)方向可知，左邊為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，右邊為陽(yáng)極，氯離子失電子生成氯氣，在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氣體從E口放出，在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子為+1價(jià)離子，故交換膜的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為0.005mol×2=0.01mol，
故答案為：E； 0.01；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，明確各個(gè)電極上離子放電順序是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)之間的關(guān)系分析解答，生成氫氣與通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子的關(guān)系為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度不大．