((Ⅰ)某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题.当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生了偏转.请回答下

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  • (Ⅰ)(1)由图中的铜、锌两种电极和电解质稀硫酸和闭合电路知:该装置为原电池,Zn活泼,则Zn作负极,Cu作正极,发生电池反应为Zn+H 2SO 4═ZnSO 4+H 2↑,电子由负极流向正极,该装置将化学能转变为电能,

    故答案为:原电池;

    (2)甲装置为原电池,将化学能转变为电能,乙装置为电解池,石墨和铂都为惰性电极,连接电源正极的铂电极为电解池的阳极,发生氧化反应:2Cl --2e -=Cl 2↑,连接电源负极的碳电极为电解池的阴极,发生:Cu 2++2e -=Cu,根据原电池、电解池中电子守恒,当甲中产生0.1mol气体时,铜正极上发生2H ++2e -=H 2↑,转移0.2mol电子,根据Cu 2++2e -=Cu,乙中析出铜的物质的量为0.1mol,质量为6.4克,

    故答案为:2Cl --2e -=Cl 2↑;6.4;

    (3)若乙中溶液不变,将其电极都换成铜电极,电键闭合一段时间后,为电镀池,阳极铜溶解Cu-2e -=Cu 2+,阴极铜上铜离子得电子析出金属铜Cu 2++2e -=Cu,溶液中铜离子颜色为蓝绿色,溶液中c(Cu 2+)不变,所以颜色未变,

    故答案为:无变化;

    (Ⅱ)甲烷燃料电池,总离子方程式为:CH 4+2O 2+2OH -=CO 3 2-+3H 2O;通入氧气的一极为正极发生还原反应:O 2+2H 2O+4e -=4OH -;通入甲烷的一极为负极,发生氧化反应,反应式为:CH 4+10OH --8e -═CO 3 2-+7H 2O;随着不断放电,原电池反应中反应生成水,氢氧根离子浓度减小,电解质溶液的pH减小;

    故答案为:CH 4+10OH --8e -═CO 3 2-+7H 2O;变小;

    (Ⅲ)由Cu 2+、Cl -、Na +、SO 4 2-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液,可以是CuCl 2、Na 2SO 4;也可为CuSO 4、NaCl;因阳离子放电顺序为Cu 2+>Na +>H +,阴离子放电顺序为Cl ->OH ->SO 4 2-,惰性电极电解CuCl 2溶液时,铜离子、氯离子放电,则电解质Na 2SO 4溶液时,电解质质量不变,水量减少,惰性电极电解电解CuSO 4(或NaCl)溶液时,则铜离子、氢氧根离子(或氯离子、氢离子)放电,所以电解质和水量都减少;

    (1)要使电解过程中溶质的组成和质量不变,而该稀溶液的浓度增大,又无浑浊,说明本质为电解水,用惰性电极电解,铜为不活泼金属,但作阳极溶解,所以选择铂作电极,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,阴极:4H ++4e -=2H 2 ↑,阳极4OH --4e -═2H 2O+O 2↑,电解Na 2SO 4溶液时,电解质质量不变,水量减少,

    故答案为:铂;4OH --4e -═2H 2O+O 2↑;

    (2)以铂作阳极电解硫酸铜,电解过程中,阳极:溶液中阴离子OH -、SO 4 2-移向阳极,氢氧根离子放电发生氧化反应,电极反应式:4OH --4e -═2H 2O+O 2↑;阴极:溶液中阳离子Cu 2+、H +移向阴极发生还原反应,电极反应:2Cu 2++4e -═2Cu;所以溶液中氢氧离子浓度逐渐减小,氢离子浓度逐渐增大,pH值逐渐变小;

    以铂作阳极电解氯化钠溶液时,阴极电极反应式为:2H 2O+2e -=H 2 ↑+2OH -,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl --2e -=Cl 2↑,同时生成氢氧化钠,所以其电池反应式为:2NaCl+2H 2O

    通电

    .

    2NaOH+H 2↑+Cl 2↑,所以溶液中氢离子浓度逐渐减小,pH值逐渐变大,且溶液保持澄清,

    故答案为:NaCl;2NaCl+2H 2O

    通电

    .

    2NaOH+H 2↑+Cl 2↑;