Question

如图所示，U形管内盛有150mL的溶液，按要求回答下列问题：

(1)打开K₂，闭合K₁，若所盛溶液为稀硫酸，则B极为___________极(填电极名称)，该装置的能量转化形式为：__________，B极的电极反应式为：______________________。

(2)打开K₁，闭合K₂，若所盛溶液为NaCl溶液，一段时间后U形管内溶液的pH___________(填“变大”、“不变”或“变小”)，总反应的化学方程式是：______________________。若要使U形管内溶液恢复到起始状态，应向U形管内的溶液加入(或通入)___________。

(3)如果要在铁块上镀上铜，打开K₁，闭合K₂，电解液选用CuSO₄溶液，则A电极的材料应换成是___ (填“铁块”或“纯铜”)，反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺的浓度将会_____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer

正 化学能转化为电能 2H++2e-=H2↑ 变大 2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+Cl2↑ 适量的氯化氢气体 铁块 不变

【解析】

(1)根据所盛溶液为稀硫酸，打开K2，闭合K1，该装置是原电池，化学能转化为电能，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，据此分析；
(2)根据打开K1，闭合K2，该装置是电解池，阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应，如果要想使电解后的溶液恢复到原溶液，应遵循“析出什么加入什么”的思想加入物质；
(3)根据在铁块上镀上铜，纯铜作阳极，铁块作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应进行分析。

(1)打开K2，闭合K1，若所盛溶液为稀硫酸，该装置是原电池，化学能转化为电能，锌（A极）作负极，碳（B极）作正极，正极上H+得到电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；

因此，本题正确答案是：正；化学能转化为电能；2H++2e-=H2↑；

(2) 打开K1，闭合K2，若所盛溶液为NaCl溶液，该装置是电解池，碳作阳极，锌作阴极，A电极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，溶液显碱性，所以一段时间后U形管内溶液的pH变大，B极上氯离子放电生成氯气，总反应化学方程式是：2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+Cl2↑；根据“析出什么加入什么”的原则知，若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；

因此，本题正确答案是：变大；2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+Cl2↑；适量的氯化氢气体；
(3) 在铁块上镀上铜，用纯铜作阳极，铁块作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，所以A电极的材料应换成是铁块，电极反应式是Cu2++2e-=Cu，阳极上Cu -2e-= Cu2+，所以反应一段时间后电解质溶液中Cu2+的浓度将不变，
因此，本题正确答案是：铁块；不变。