Question

某学生利用如图1所示实验装置探究盐桥式原电池的工作原理．
按照实验步骤依次回答下列问题：
（1）导线中电子流向为______（用a、b 表示）．
（2）写出装置中锌电极上的电极反应式：______；
（3）若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为______；
（4）装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K⁺、Cl^-的移动方向表述正确的是______．
A．盐桥中的K⁺向左侧烧杯移动、Cl^-向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K⁺向右侧烧杯移动、Cl^-向左侧烧杯移动
C．盐桥中的K⁺、Cl^-都向右侧烧杯移动
D．盐桥中的K⁺、Cl^-几乎都不移动
（5）若ZnSO₄溶液中含有杂质Cu²⁺，会加速Zn电极的腐蚀、还可能导致电流在较短时间内衰减．欲除去Cu²⁺，最好选用下列试剂中的______（填代号）．
A．NaOH            B．Zn       C．Fe              D．H₂SO₄
（6）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的______腐蚀．为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的______极（填“正”或“负”）相连．钢铁在呈中性的潮湿环境下的腐蚀比呈酸性时缓慢，在碱性潮湿环境下的腐蚀更缓慢，试从化学平衡角度解释碱性时比中性时更缓慢原因______（写出电极反应式及必要的文字叙述）．
（7）Cu₂O是一种半导体材料，可通过如图2所示的电解装置制取，电解总反应为：2Cu+H₂OCu₂O+H₂，阴极的电极反应式是______．若用铅酸蓄电池作为电源进行电解，当蓄电池中有0.2mol H⁺被消耗时，Cu₂O的理论产量为______g．

Answer 1

【答案】分析：图1为原电池装置，Zn为负极，Cu为正极，
（1）电子由负极流向正极；
（2）负极Zn失去电子；
（3）铜电极发生Cu²⁺+2e^-=Cu，增加0.64g，n（Cu）==0.01mol，转移0.02mol电子；
（4）盐桥中的K⁺、Cl^-的移动方向为阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；
（5）除去Cu²⁺，可促进其水解生成沉淀，注意不引入新的杂质；
（6）海水为中性或弱酸性，轮船易发生吸氧腐蚀，利用牺牲阳极的阴极保护法或外加电源的阴极保护法保护轮船，在碱性潮湿环境下的腐蚀更缓慢是因抑制电极反应的发生；
（7）图2所示的电解装置，发生2Cu+H₂OCu₂O+H₂，阴极氢离子得电子生成氢气，用铅酸蓄电池作为电源进行电解，当蓄电池中有0.2mol H⁺被消耗时利用电子守恒可知，4H⁺～Cu₂O．
解答：解：图1为原电池装置，Zn为负极，Cu为正极，
（1）电子由负极流向正极，则电子流向为由a到b（或a→b），故答案为：由a到b（或a→b）；
（2）负极Zn失去电子，电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；
（3）铜电极发生Cu²⁺+2e^-=Cu，增加0.64g，n（Cu）==0.01mol，转移0.02mol电子，转移电子数目为0.02mol×N_A=1.204×10²²，故答案为：1.204×10²²；
（4）盐桥中的K⁺、Cl^-的移动方向为阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，右侧为负极，左侧为正极，只有B正确，故答案为：B；
（5）除去Cu²⁺，可促进其水解生成沉淀，注意不引入新的杂质，AC会引入杂质，D抑制水解，只有B符合，故答案为：B；
（6）海水为中性或弱酸性，轮船易发生吸氧腐蚀，利用牺牲阳极的阴极保护法或外加电源的阴极保护法保护轮船，则有电源时轮船连接负极，在碱性潮湿环境下的腐蚀更缓慢是因抑制电极反应的发生，故答案为：吸氧；负；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-碱性较强时，OH^-浓度较大，根据平衡移动原理，抑制了上述电极反应的发生，所以腐蚀缓慢；
（7）图2所示的电解装置，发生2Cu+H₂OCu₂O+H₂，阴极氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂，用铅酸蓄电池作为电源进行电解，当蓄电池中有0.2mol H⁺被消耗时利用电子守恒可知，4H⁺～Cu₂O，则Cu₂O的理论产量为×144g/mol=7.2g，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂；7.2．
点评：本题考查原电池和电解池，侧重反应原理的考查，考查点较全面细致，注重学生基础知识和基本能力的考查，明确计算中的电子守恒及电极反应，题目难度不大．