Question

如图所示，甲、乙两U形管各盛有100mL溶液，请回答下列问题：

(1)若两池中均为饱和NaCl溶液：

①甲池中铁电极发生_____________腐蚀（填“析氢”或“吸氧”），碳棒上电极反应式__________________________；

②甲池铁棒腐蚀的速率比乙池铁棒_____（填“快”、“慢”或“相等”）。

(2)若乙池中盛CuSO₄溶液：

①电解硫酸铜溶液的化学方程式___________________________________；

②乙池反应一段时间后，两极都产生3.36L（标况）气体，该硫酸铜溶液的浓度为___________ mol·L^－1。

Answer

吸氧 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 快 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 1.5

【解析】

(1)若两池中均为饱和NaCl溶液：甲池属于原电池，铁易失电子作负极，碳作负极，正极上氧气得电子发生还原反应；乙池属于电解池，根据电子流向知，C电极为阳极，铁电极为阴极被保护，据此分析解答；

(2)①若乙池中盛CuSO4溶液，C电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子发生氧化反应，铁电极为阴极，溶液中的铜离子得电子发生还原反应，据此书写电解硫酸铜溶液的化学方程式；②两极都产生3.36L(标况)气体，则阳极上始终是氢氧根离子放电，阴极首先是铜离子放电，铜离子反应完成后，再氢离子放电，根据得失电子守恒计算。

(1)①甲装置是将化学能转化为电能的装置，为原电池，铁易失电子作负极，碳作正极，在饱和NaCl溶液中，正极上氧气得电子发生还原反应，为吸氧腐蚀，正极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，故答案为：吸氧；2H2O+O2+4e-=4OH-；

②甲装置是将化学能转化为电能的装置，为原电池，铁易失电子作负极，乙池属于电解池，根据电子流向知，C电极为阳极，铁电极为阴极，被保护，所以甲池铁棒腐蚀的速率比乙池铁棒快，故答案为：快；

(2)①若乙池中盛CuSO4溶液，C电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子发生氧化反应，铁电极为阴极，溶液中的铜离子得电子发生还原反应，则电解硫酸铜溶液的化学方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，故答案为：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑；

②3.36L(标况)气体的物质的量为=0.15mol，两极都产生3.36L(标况)气体，则阳极上始终是氢氧根离子放电，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，生成氧气0.15mol，共失电子0.15mol×4=0.6mol；阴极首先是铜离子放电，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，铜离子反应完成后，氢离子再放电，电极反应式为2H++2e-=H2↑，生成氢气0.15mol，得电子0.15mol×2=0.3mol，据得失电子守恒有2n(Cu2+)+0.3=0.6，n(Cu2+)=0.15mol，所以c(Cu2+)==1.5mol/L，故答案为：1.5。