Question

如图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：

（1）断开K₂，闭合K₁，若所盛溶液为CuSO₄溶液，则A极为________极，B极的电极反应式为_________________________________________。若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为__________________________________。

（2）断开K₁，闭合K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：

①A电极附近可以观察到的现象是________，Na^＋移向________(填“A”或“B”)极。

②B电极上的电极反应式为______________________________________，总反应的化学方程式是_________________________________________。

③反应一段时间后断开K₂，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积(标准状况)为11.2mL，将溶液充分混合，溶液的pH约为________。若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的________。

Answer

负 Cu2＋＋2e－=Cu O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 溶液变红 A 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 12 HCl

【解析】

(1)若所盛溶液为CuSO4溶液，打开K2，合并K1，该装置是原电池，较活泼的金属作负极，负极上发生氧化反应，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，正极上发生还原反应；若所盛溶液为KCl溶液：则B极上氧气得电子发生还原反应；

(2)该装置是电解池，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应；根据电极方程计算氢氧根离子的浓度，再计算pH。

(1)若所盛溶液为CuSO4溶液，断开K2，闭合K1时，该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜，发生氧化反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；所盛溶液为KCl溶液时发生吸氧腐蚀，正极(B极)的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，

①该装置是电解池，碳棒是阳极，锌棒是阴极，电解时，锌棒上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成的氢氧根离子导致溶液呈碱性，加入酚酞溶液后变红；溶液中的Na＋向阴极移动，即向A电极移动；

②电解时，阳极B上氯离子放电生成氯气：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，所以电池总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

③由②可知，B极产生(标准状况)11.2mL Cl2，生成0.001mol NaOH，故c(OH－)=0.01mol/L，c(H＋)=mol/L=10-12mol/L，故pH=12。两极逸出的气体分别是H2和Cl2，故要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内通入一定量的HCl气体。