Question

【題目】某化學興趣小組的同學用如下圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合K時，觀察到電流表的指針發生了偏移。

請回答下列問題：

(1)乙裝置的名稱是________；Zn為________極。

(2)寫出電極反應：Cu極：______________________；石墨棒極：______________________。

(3)當甲中產生0.1mol氣體時，乙中產生的氣體在標準狀況下的體積應為________________。

(4)若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，閉合K一段時間后，乙中溶液的顏色________（填“變深”、“變淺”或“無變化”)。

(5)若乙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，閉合K一段時間后，甲中溶液的pH將________（填“增大”、“減小”或“不變”，下同）；乙中溶液的pH將________。

(6)若乙中電極不變，將其溶液換成飽和Na2SO4溶液，閉合K一段時間，當陰極上有a mol氣體生成時，同時有w g Na2SO4·10H2O析出，假設溫度不變，剩余溶液中溶質的質量分數應為________(用含w、a的表達式表示，不必化簡)。

Answer 1

【答案】電解池 負 2H＋＋2e－=H2↑ Cu2＋＋2e－=Cu 2.24L 無變化 增大 增大 ×100%

【解析】

在甲池中，有自發的氧化還原反應Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，因此甲池為原電池，而乙為電解池，在甲池中，Zn失去電子，被氧化，作負極，電極方程式為Zn－2e－=Zn2＋；Cu作正極，溶液中的H＋得到電子，生成H2，電極方程式為2H＋＋2e－=H2↑。乙池中，石墨與Zn相連，則石墨作陰極，溶液中的Cu2＋得電子生成Cu，電極方程式為Cu2＋＋2e－=Cu；Pt，惰性電極，與Cu相連，作陽極，溶液中的Cl－失電子，電極方程式為2Cl－－2e－=Cl2↑。

(1) 在甲池中，有自發的氧化還原反應Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，因此甲池為原電池，而乙為電解池，在甲池中，Zn失去電子，被氧化，作負極；

(2)根據分析，在甲池中，Zn失去電子，被氧化，作負極，電極方程式為Zn－2e－=Zn2＋；Cu作正極，溶液中的H＋得到電子，生成H2，電極方程式為2H＋＋2e－=H2↑；

(3)當甲中產生了0.1mol氣體，即0.1molH2，根據電極方程式，生成0.1molH2轉移了0.2mol電子，則乙中，也轉移0.2mol電子，生成0.1mol氯氣，在標準狀況下的體積為2.24L；

(4)若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，Cu為活性電極，則陽極反應變為Cu－2e－=Cu2＋，而陰極仍為Cu2＋＋2e－=Cu，陽極產生的Cu2＋和陰極消耗的Cu2＋相等，則溶液中的Cu2＋濃度不變，溶液的顏色不變；

(5)甲中消耗了H＋，pH增大；電解NaCl溶液，則陰極為水得到電子，電極方程式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，乙中生成了OH－，pH增大；

(6)電解飽和Na2SO4溶液，Na＋和SO42－均不放電，實質為電解水，陰極上有amol氣體生成式，同時有w g Na2SO4·10H2O析出，假設溫度不變，由于電解的是飽和Na2SO4溶液，則剩余的溶液是飽和溶液，電解消耗的水和析出的晶體，也能構成Na2SO4的飽和溶液，則可以根據析出的晶體和電解消耗的水，求解飽和Na2O4溶液中溶質的質量分數，陰極生成的為H2，根據總反應方程式2H2O2H2↑＋O2↑；陰極生成amolH2，則電解了amolH2O，則析出的物質的總質量為(w＋18a)g，溶質Na2SO4的質量為，則溶質的質量分數應為。