Question

如圖1所示，A為電源，B為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO₄溶液，C、D為電解槽，其電極材料及電解質(zhì)溶液見圖．


（1）關(guān)閉K₁，打開K₂，通電后，B的KMnO₄紫紅色液滴向c端移動，則電源b端為

 

極，通電開始時(shí)，濾紙d端的電極反應(yīng)式是：

 

；
（2）已知C裝置中溶液為Cu（NO₃）₂和X（NO₃）₃，且均為0.1mol，打開K₁，關(guān)閉K₂，通電一段時(shí)間后，陰極析出固體質(zhì)量m（g）與通過電子的物質(zhì)的量n（mol）關(guān)系如圖2所示．則Cu²⁺、X³⁺、H⁺氧化能力由大到小的順序是

 

；D裝置中溶液是H₂SO₄，則此裝置電極C端的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）關(guān)閉K₁，打開K₂，為電解飽和食鹽水裝置，通電后，B的KMnO₄紫紅色液滴向c端移動，根據(jù)電解池工作原理可知陰離子向陽極移動判斷電源的正負(fù)極并書寫d端的電極反應(yīng)式；
（2）打開K₁，關(guān)閉K₂，則為電解C、D兩池，根據(jù)電解C的圖象可知，開始即析出固體，總共0.2mol電子通過時(shí)，析出固體質(zhì)量達(dá)最大，證明此時(shí)析出的固體是銅，此后，繼續(xù)有電子通過，不再有固體析出，說明X³⁺不放電，H⁺放電，從而判斷離子氧化性；D裝置中溶液是H₂SO₄，電極C端與b負(fù)極相連即為陰極，開始?xì)潆x子得電子生成氫氣，后陽極的銅失電子生成銅離子進(jìn)入陰極在陰極析出，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）據(jù)題意B的KMnO₄紫紅色液滴向c端移動，說明高錳酸根離子向c端移動，可推出極c端為陽極，則與之相連的電源a端為正極，b端為負(fù)極，所以通電濾紙d端為陰極，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：負(fù)；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）根據(jù)電解C的圖象可知，通電后就有固體生成，當(dāng)通過電子為0.2mol時(shí)，析出固體質(zhì)量達(dá)最大，證明此時(shí)析出的固體是銅．如果是X³⁺析出，電子數(shù)應(yīng)該是0.3mol，則氧化能力為Cu²⁺＞X³⁺，當(dāng)電子超過0.2mol時(shí)，固體質(zhì)量沒變，說明這是陰極產(chǎn)生的是氫氣，即電解水，說明氧化能力H⁺＞X³⁺，故氧化能力為Cu²⁺＞H⁺＞X³⁺；
D裝置中溶液是H₂SO₄，電極C端與b負(fù)極相連即為陰極，開始為氫離子得電子生成氫氣，后陽極的銅失電子生成銅離子進(jìn)入陰極在陰極析出，所以看到的現(xiàn)象為在C端開始時(shí)有無色無味氣體產(chǎn)生，一段時(shí)間后有紅色物質(zhì)析出；故答案為：Cu²⁺＞H⁺＞X³⁺；在C端開始時(shí)有無色無味氣體產(chǎn)生，一段時(shí)間后有紅色物質(zhì)析出；

點(diǎn)評：本題綜合考查電解原理以及根據(jù)圖象獲取信息、運(yùn)用知識綜合分析能力，根據(jù)KMnO₄紫紅色液滴向c端移動判斷電源的正負(fù)極為解答該題的關(guān)鍵，注意電極方程式的判斷，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．