Question

17．如圖甲、乙是電化學(xué)實驗裝置．

（1）若甲、乙兩燒杯中均盛有飽和NaCl溶液．
①甲中碳棒上的電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②乙中碳棒上的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；乙中總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-_；
③將濕潤的淀粉-KI試紙放在乙燒杯上方，發(fā)現(xiàn)試紙先變藍(lán)后褪色，這是因為過量的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）若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO₄溶液．
①甲中鐵棒上的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-═Fe²⁺；
②如果起始時乙中盛有200 mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段時間后溶液的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（或CuCO₃）（填寫物質(zhì)的化學(xué)式）0.8（或1.24）g（電解前后溶液的體積不變）．

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極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；
③Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價降低，由電子守恒及Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1來判斷反應(yīng)后I元素的化合價，以此來書寫化學(xué)反應(yīng)；
（2）①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，鐵失電子；
②根據(jù)電解硫酸銅的化學(xué)反應(yīng)及元素守恒來判斷加入的物質(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，石墨棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②乙為電解裝置，由電源可知C棒為陽極，陽極上氯離子放電，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極上氫離子放電，則電解反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
③Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價降低，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）①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
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，或m（CuCO₃）=0.01mol×124g/mol=1.24g，
故答案為：CuO（或CuCO₃）；0.8（或1.24）．

點評 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)式的書寫即可解答，難度不大．