某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题.当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生了
(1)由图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸和闭合电路知:该装置为原电池,Zn活泼,则Zn作负极,Cu作正极,正极上氢离子得电子,正极上的反应为:2H++2e-=H2↑,该装置将化学能转变为电能,故答案为:原电池;2H++2e-=H2↑;(2)甲装置为原电池,将化学能转变为电能,乙装置为电解池,石墨和铂都为惰性电极,连接电源正极的铂电极为电解池的阳极,发生氧化反应:2Cl--2e-=Cl2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;(3)根据原电池、电解池中电子守恒,当甲中转移0.2mol电子时,铜正极上发生2H++2e-=H2↑,产生0.1mol气体,即2.24L,连接电源负极的碳电极为电解池的阴极,转移0.2mol电子,根据Cu2++2e-=Cu,乙中析出铜的物质的量为0.1mol,质量为6.4克,故答案为:2.24;6.4.
(Ⅰ)(1)由图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸和闭合电路知:该装置为原电池,Zn活泼,则Zn作负极,Cu作正极,发生电池反应为Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑,电子由负极流向正极,该装置将化学能转变为电能,故答案为:原电池;(2)甲装置为原电池,将化学能转变为电能,乙装置为电解池,石墨和铂都为惰性电极,连接电源正极的铂电极为电解池的阳极,发生氧化反应:2Cl--2e-=Cl2↑,连接电源负极的碳电极为电解池的阴极,发生:Cu2++2e-=Cu,根据原电池、电解池中电子守恒,当甲中产生0.1mol气体时,铜正极上发生2H++2e-=H2↑,转移0.2mol电子,根据Cu2++2e-=Cu,乙中析出铜的物质的量为0.1mol,质量为6.4克,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;6.4;(3)若乙中溶液不变,将其电极都换成铜电极,电键闭合一段时间后,为电镀池,阳极铜溶解Cu-2e-=Cu2+,阴极铜上铜离子得电子析出金属铜Cu2++2e-=Cu,溶液中铜离子颜色为蓝绿色,溶液中c(Cu2+)不变,所以颜色未变,故答案为:无变化;(Ⅱ)甲烷燃料电池,总离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O;通入氧气的一极为正极发生还原反应:O2+2H2O+4e-=4OH-;通入甲烷的一极为负极,发生氧化反应,反应式为:CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O;随着不断放电,原电池反应中反应生成水,氢氧根离子浓度减小,电解质溶液的pH减小;故答案为:CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O;变小;(Ⅲ)由Cu2+、Cl-、Na+、SO42-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液,可以是CuCl2、Na2SO4;也可为CuSO4、NaCl;因阳离子放电顺序为Cu2+>Na+>H+,阴离子放电顺序为Cl->OH->SO42-,惰性电极电解CuCl2溶液时,铜离子、氯离子放电,则电解质Na2SO4溶液时,电解质质量不变,水量减少,惰性电极电解电解CuSO4(或NaCl)溶液时,则铜离子、氢氧根离子(或氯离子、氢离子)放电,所以电解质和水量都减少;(1)要使电解过程中溶质的组成和质量不变,而该稀溶液的浓度增大,又无浑浊,说明本质为电解水,用惰性电极电解,铜为不活泼金属,但作阳极溶解,所以选择铂作电极,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,阴极:4H++4e-=2H2 ↑,阳极4OH--4e-═2H2O+O2↑,电解Na2SO4溶液时,电解质质量不变,水量减少,故答案为:铂;4OH--4e-═2H2O+O2↑;(2)以铂作阳极电解硫酸铜,电解过程中,阳极:溶液中阴离子OH-、SO42-移向阳极,氢氧根离子放电发生氧化反应,电极反应式:4OH--4e-═2H2O+O2↑;阴极:溶液中阳离子Cu2+、H+移向阴极发生还原反应,电极反应:2Cu2++4e-═2Cu;所以溶液中氢氧离子浓度逐渐减小,氢离子浓度逐渐增大,pH值逐渐变小;以铂作阳极电解氯化钠溶液时,阴极电极反应式为:2H2O+2e-=H2 ↑+2OH-,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,同时生成氢氧化钠,所以其电池反应式为:2NaCl+2H2O 通电 . 2NaOH+H2↑+Cl2↑,所以溶液中氢离子浓度逐渐减小,pH值逐渐变大,且溶液保持澄清,故答案为:NaCl;2NaCl+2H2O 通电 . 2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(1)甲池为原电池,燃料在负极失电子发生氧化还原反应在碱溶液中生成碳酸盐,甲池中通入CH3OH电极的电极反应为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O,故答案为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;
(2)乙池是电解池,A为阳极,B为阴极,电池中是电解硝酸银溶液生成银,硝酸和氧气,电池反应为:4AgNO3+2H2O
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