Question

10．如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中．
（1）仅K₁闭合，石墨棒周围溶液pH升高，其电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（2）仅K₂闭合，在铁棒附近滴加酚酞显红色，理由是H₂O?H⁺+OH^-，由于2H⁺+2e^-=H₂↑，使平衡正向移动，结果c（H⁺）＜c（OH^-）（用平衡移动原理解释）．
（3）仅K₂闭合，发生总反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．

Answer 1

分析 仅闭合K₁，该装置没有外接电源，构成原电池，较活泼的金属铁作负极，石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根，则石墨棒周围溶液pH升高；
仅闭合K₂，该装置有外接电源，构成电解池，Fe与负极相连为阴极，碳棒与正极相连为阳极，水电离出的氢离子在阴极放电产生氢气，溶液中的氯离子在阳极放电产生氯气，据此解答．

解答 解：（1）仅闭合K₁，构成原电池，较活泼的金属铁作负极，石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）仅闭合K₂，构成电解池，Fe与负极相连为阴极，水电离出的氢离子在阴极放电产生氢气，由于水存在电离平衡H₂O?H⁺+OH^-，2H⁺+2e^-=H₂↑，使平衡正向移动，结果c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈碱性，则铁棒附近滴加酚酞显红色，
故答案为：H₂O?H⁺+OH^-，由于2H⁺+2e^-=H₂↑，使平衡正向移动，结果c（H⁺）＜c（OH^-）；
（3）仅闭合K₂，为电解饱和食盐不水，铁作阴极不参加反应，总反应离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．

点评 本题考查原电池和电解池的工作原理，为高频考点，侧重于学生分析能力的考查，能正确判断电池的类型及两极的反应是解本题的关键，题目难度中等．