Question

如图所示3套实验装置，分别回答下列问题：

（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应式为                 。

（2）装置2中的石墨是         极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程式为             。

（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64 g。

① 电源的M端为          极，甲烧杯中铁电极的电极反应式为                   。

② 乙烧杯中电解总反应的离子方程式为                       。

③ 甲、乙两烧杯中生成的气体在标况下共          mL。

Answer

（1）O2+2H2O+4e-＝4OH-（1分）

（2）正（1分）2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+（2分）

（3）①正（1分）Fe-2e-=Fe2+（1分）

②2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+③336（2分）

【解析】

试题分析：（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验，发生电化学腐蚀，铁为负极，碳为正极，观察到碳棒附近的溶液变红，说明在碳极上氧气得电子生成OH-离子，反应的电极反应式为O2+2H2O + 4e-＝4OH-；

（2）装置2为原电池，负极为Cu，电极反应为：Cu-2e-═Cu2+，正极为石墨，电极反应为2Fe+2e-═2Fe2+，所以总反应式为2Fe3+ + Cu＝2Fe2+ + Cu2+；

（3）①电解一段时间后，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，这说明铜电极是阴极，所以N是电源的负极，M是正极；甲烧杯中铁电极是阳极，铁失去电子，电极反应式为Fe - 2e-= Fe2+。

②乙中阳极氢氧根放电，阴极铜离子放电，所以总反应式为2Cu2++ 2H2O2Cu + O2↑ + 4H+；

③生成Cu的物质的量为0.64g÷64g/mol=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，

甲烧杯产生气体是氢气，根据电极反应式2H2O+2e-═2OH-+H2↑可知生成的氢气是0.01mol；乙中产生的气体是氧气，根据电子转移守恒可知氧气是0.005mol，所以产生的气体体积一共是0.015mol×22.4L/mol＝0.336L＝336mL。

【考点定位】本题考查电化学知识

【名师点晴】明确原电池和电解池的工作原理是解答的关键，做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算。关于电化学的有关计算需要注意①根据电子守恒计算：用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。③根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。例如：， （式中M为金属，n为其离子的化合价数值）该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n（e－）×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。