Question

16．如圖所示，U形管內(nèi)盛有100mL的溶液，按要求回答下列問題：
（1）打開K₂，閉合K₁，若所盛溶液為CuSO₄溶液：則A為負(fù)極，B極的電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu．
若所盛溶液為KCl溶液：則B極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，K⁺移向B極（填A(yù)、B）
（2）打開K₁，閉合K₂，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，則：
①A電極附近可觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色．總反應(yīng)化學(xué)方程式是2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
②反應(yīng)一段時(shí)間后打開K₂，若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解，B極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為11.2mL，將溶液充分混合，溶液的pH約為12．若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，需向U形管內(nèi)加入或通入一定量的HCl．
（3）如要用電解方法精煉粗銅，打開K₁，閉合K₂，電解液選用CuSO₄溶液，則A電極的材料應(yīng)換成是純銅，反應(yīng)一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液中Cu²⁺濃度減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”、“不變”）．

Answer 1

分析 （1）打開K₂，閉合K₁，該裝置為原電池，A極的Zn易失電子作負(fù)極、B極的C作正極，B電極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
若所盛溶液為KCl溶液，B電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)；
（2）打開K₁，閉合K₂，該裝置是電解池，A為陰極、B為陽極，
若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，
①A電極上水得電子生成氫氣，同時(shí)溶液中還生成OH^-，導(dǎo)致A極附近溶液堿性增強(qiáng)，B電極上氯離子放電生成氯氣；
②反應(yīng)一段時(shí)間后打開K₂，若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解，B極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為11.2mL，根據(jù)氯氣和NaOH之間的關(guān)系式計(jì)算生成c（NaOH），從而計(jì)算溶液的pH值；
若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)；
（3）如要用電解方法精煉粗銅，打開K₁，閉合K₂，電解液選用CuSO₄溶液，粗銅作陽極、純銅作陰極，溶解的Cu小于析出的Cu．

解答 解：（1）打開K₂，閉合K₁，該裝置為原電池，A極的Zn易失電子作負(fù)極、B極的C作正極，B電極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu；
若所盛溶液為KCl溶液，B電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極發(fā)生有為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)，所以鉀離子向正極B移動(dòng)，
故答案為：負(fù)；Cu²⁺+2e^-═Cu；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；B；
（2）打開K₁，閉合K₂，該裝置是電解池，A為陰極、B為陽極，
若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，
①A電極上水得電子生成氫氣，同時(shí)溶液中還生成OH^-，導(dǎo)致A極附近溶液堿性增強(qiáng)，溶液變紅色，所以A電極上看到的現(xiàn)象是產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色，
B電極上氯離子放電生成氯氣，電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
故答案為：產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②反應(yīng)一段時(shí)間后打開K₂，若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解，B極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為11.2mL，根據(jù)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑得c（NaOH）=$\frac{\frac{0.0112L}{22.4L/mol}×2}{0.1L}$=0.01mol/L，則溶液的pH=12，
電解過程中陽極上析出氯氣、陰極上析出氫氣，所以相當(dāng)于析出HCl，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)應(yīng)該是HCl，
故答案為：12；HCl；
（3）如要用電解方法精煉粗銅，打開K₁，閉合K₂，電解液選用CuSO₄溶液，粗銅作陽極、純銅作陰極，所以A應(yīng)該是純銅、B為粗銅，溶解的Cu小于析出的Cu，所以溶液中銅離子濃度減小，
故答案為：純銅；減小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，明確原電池和電解池區(qū)別及離子放電順序是解本題關(guān)鍵，注意：電解精煉、電鍍都屬于電解池，難點(diǎn)是pH的計(jì)算，題目難度不大．