Question

电解池、原电池对于金属冶炼、实验室研究具有十分重要的意义．
（1）电解方法精炼粗铜，电解液选用CuSO₄溶液，精炼过程中电解质溶液的浓度

 

（填写“增大”、“减小”或“不变”）．铜在潮湿空气中会被锈蚀，写出该反应的化学方程式

 

，锈蚀过程中发生了原电池反应，该电池的正极反应式为

 

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（2）研究发现有机合成反应可形成原电池，既生产产品，又生产电能．例如烯烃生产卤代烃的反应就可制成原电池，若电池总反应表示为：RCH=CHR′+Cl₂═（R、R表示烃基）则该原电池的负极反应式为

 

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（3）如图为Mg-NaClO燃料电池结构示意图，已知电解质溶液为NaOH溶液，且两电极中一个为石墨电极，一个为镁电极．Y电极材料为

 

，X电极发生的电极反应式为

 

，若该电池开始时加入1L0.2mol?L^-1NaOH溶液，然后从下口充入1L 0.1mol?L^-1NaClO溶液（忽略整个过程的体积变化），当NaClO完全放电时溶液的pH=

 

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Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应；在潮湿的空气中，铜可以和水、氧气、二氧化碳等物质反应生成碱式碳酸铜，反应的化学方程式为：2Cu+H₂O+CO₂+O₂═Cu₂（OH）₂CO₃，锈蚀过程中发生了原电池反应，该电池的正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）根据原电池的负极失电子发生氧化反应书写；
（3）由Mg-NaClO燃料电池结构示意图可知，氢氧根离子向Y极移动，则Y为负极，X为正极，负极上Mg失电子，正极上NaClO得电子，燃料电池中失电子的一极为负极，根据电池中的总反应计算消耗的氢氧根离子，再计算pH．

解答： 解：（1）电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，阳极上不仅铜还有其它金属失电子进入溶液，阴极上只有铜离子得电子，所以反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺浓度减小；在潮湿的空气中，铜可以和水、氧气、二氧化碳等物质反应生成碱式碳酸铜，反应的化学方程式为：2Cu+H₂O+CO₂+O₂═Cu₂（OH）₂CO₃，锈蚀过程中发生了原电池反应，该电池的正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
故答案为：减小；2Cu+H₂O+CO₂+O₂═Cu₂（OH）₂CO₃；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）电池总反应表示为：RCH=CHR′+Cl₂═，则负极反应为：RCH=CHR′+2Cl^--2e^-═，
故答案为：RCH=CHR′+2Cl^--2e^-═；
（3）由Mg-NaClO燃料电池结构示意图可知，氢氧根离子向Y极移动，则Y为负极，X为正极，负极上Mg失电子；
X为正极，正极上NaClO得电子，则正极上的电极方程式为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
Mg-NaClO燃料电池的总反应为ClO^-+Mg+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂↓，反应不消耗氢氧化钠，也不生成氢氧根离子，则1L 0.2mol/L的NaOH溶液，再充入1L 0.1mol/L的NaClO溶液，溶液体积变为2L，则NaOH溶液的浓度变为 0.1mol/L，则c（H⁺）=

Kw

c(OH -)

=10^-13mol/L，所以pH=13；
故答案为：Mg；ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；13．

点评：本题综合考查精炼铜及其原电池知识、溶液中pH的计算，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握电极方程式的书写，为解答该类题目的关键，难度中等．