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專題訓(xùn)練5 (2)

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1、專題訓(xùn)練(五) 電化學(xué)原理及應(yīng)用 時(shí)間:45分鐘  分值:100分 一、選擇題(每小題5分,共50分) 1.(2013·唐山一模)下列敘述正確的是(  ) A.銅、鐵和FeCl3溶液形成的原電池,銅極放出氫氣 B.電解硫酸鈉溶液就是電解水,電解后溶液pH升高 C.鐵鍋生銹的正極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-===4OH- D.工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)為:2H++2e-===H2↑ 解析 A選項(xiàng),銅極發(fā)生反應(yīng)Fe3++e-===Fe2+,錯(cuò)誤;B選項(xiàng),電解硫酸鈉溶液就是電解水,電解后溶液pH不變,錯(cuò)誤;D選項(xiàng),工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)為:2Cl--2e-===Cl2↑

2、,錯(cuò)誤。 答案 C 2.(2013·濰坊模擬)如圖所示,a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是(  ) A.a(chǎn)是正極,發(fā)生還原反應(yīng) B.b是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng) C.稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變 D.往濾紙上滴加酚酞試液,a極附近顏色變紅 解析 a是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng);b是陰極,發(fā)生還原反應(yīng);在反應(yīng)過程中,硫酸根離子沒有參與反應(yīng),因此稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變;往濾紙上滴加酚酞試液,b極附近顏色變紅。 答案 C 3.(2013·江西聯(lián)考)下表中,對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及兩者間有無因果關(guān)系的判斷都正確的是(  ) 選項(xiàng) 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 陳述Ⅲ A 用鋅和足量

3、稀硫酸制取氫氣時(shí)加入硫酸銅溶液 可以加快制取氫氣的速度 Ⅰ對、Ⅱ?qū)?、無 B 用Mg-Al-NaOH構(gòu)成原電池 Mg更活潑作負(fù)極 Ⅰ對、Ⅱ?qū)Αo C 石墨常作電解池的電極 石墨的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且導(dǎo)電性好 Ⅰ對、Ⅱ?qū)?、? D MgCl2是離子化合物 電解MgCl2的飽和溶液制取金屬鎂 Ⅰ 對、Ⅱ?qū)?、? 解析 用鋅和足量稀硫酸制取氫氣時(shí)加入硫酸銅溶液,可以形成原電池,加快制取氫氣的速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;用Mg-Al-NaOH構(gòu)成原電池,Al與NaOH溶液反應(yīng),Al作負(fù)極,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;石墨的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且導(dǎo)電性好,所以石墨常作電解池的電極,選項(xiàng)C正確;MgCl2是離子化合物,電

4、解熔融的MgCl2制取金屬鎂,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 C 4.(2013·沈陽模擬)下列關(guān)于如圖所示裝置的敘述中正確的是(  ) A.電流由鐵釘經(jīng)過導(dǎo)線流向石墨棒 B.該裝置是一個(gè)簡易的電解飽和食鹽水的裝置 C.石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為:2H++2e-===H2↑ D.石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為:2H2O+O2+4e-===4OH- 解析 題圖裝置是一個(gè)原電池裝置,B錯(cuò);鐵釘為負(fù)極,電流由石墨棒經(jīng)過導(dǎo)線流向鐵釘,A錯(cuò);中性條件下,鐵發(fā)生吸氧腐蝕,石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-===4OH-,C錯(cuò),D正確。 答案 D 5.(2013·洛陽模擬)堿性鋅錳干電池是生活

5、中應(yīng)用最廣泛的電池,下列說法中不正確的是(  ) A.該電池正極反應(yīng)式為:MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH- B.電池工作時(shí)負(fù)極pH一定降低 C.用該電池作電源精煉銅,純銅與鋅連接 D.用該電池作電源電解硫酸銅溶液,負(fù)極溶解6.5 g鋅,陰極一定析出6.4 g銅 解析 堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)為:MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-,負(fù)極反應(yīng)為:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,用該電池作電源電解硫酸銅溶液,負(fù)極溶解6.5 g鋅,轉(zhuǎn)移電子0.2 mol,如果溶液中銅離子的物質(zhì)的量大于或等于0.1 mol,則析出銅6.4 g,如果小于0.1 mol

6、,則析出銅小于6.5 g,D錯(cuò)誤。 答案 D 6.(2012·山東卷)下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(  ) A.圖①中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B.圖②中,開關(guān)由M改置于N時(shí),Cu-Zn合金的腐蝕速率減小 C.圖③中,接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大 D.圖④中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析 A項(xiàng),圖①中,鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕,靠近底端的部分與氧氣接觸少,腐蝕程度較輕,錯(cuò)誤; B項(xiàng),圖②中開關(guān)置于M時(shí),Cu-Zn合金作負(fù)極,由M改置于N時(shí),Cu-Zn合金作正極,腐蝕速率減小,正確;C項(xiàng),圖③中接通

7、開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極,腐蝕速率增大,但氫氣在Pt極上放出,錯(cuò)誤;D項(xiàng),圖④中Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的,錯(cuò)誤。 答案 B 7.(2013·金華十校聯(lián)考)工業(yè)上采用的一種污水處理方法如下:保持污水的pH在5.0~6.0之間,通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性,可吸附污物而沉積下來,有凈化水的作用。某科研小組用該原理處理污水,設(shè)計(jì)的裝置如圖所示。下列說法正確的是(  ) A.為了增加污水的導(dǎo)電能力,應(yīng)向污水中加入適量的H2SO4溶液 B.甲裝置中Fe電極的反應(yīng)為Fe-3e-===Fe3+ C.為了使燃料電池乙長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組

8、成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時(shí),循環(huán)的物質(zhì)A為CO2 D.當(dāng)乙裝置中有1.6 g CH4參加反應(yīng)時(shí),C電極理論上生成氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為4.48 L 解析 A選項(xiàng)加入硫酸,不利于Fe(OH)3的生成,錯(cuò)誤;B選項(xiàng)Fe電極的反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,錯(cuò)誤;D選項(xiàng)1.6 g CH4參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移0.8 mol電子,則C電極理論上生成0.4 mol H2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96 L,錯(cuò)誤。 答案 C 8.(2013·荊州質(zhì)檢)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC),RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。RFC的工作原理如圖所示。下列有

9、關(guān)說法正確的是(  ) A.當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),a電極產(chǎn)生2.24 L H2 B.b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為4H2O+4e-===2H2↑+4OH- C.c電極上進(jìn)行還原反應(yīng),B池中的H+可以通過隔膜進(jìn)入A池 D.d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-===2H2O 解析 由圖知,右邊為氫氧燃料電池,左邊為電解池。A項(xiàng),a極的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生1.12 L氫氣,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),b電極與電源正極相連,是陽極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),c電極上發(fā)生還原反應(yīng),說明該電極

10、為正極,陽離子向正極移動(dòng),即H+進(jìn)入A池,C項(xiàng)正確;D項(xiàng),氣體X是H2,d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2-4e-===4H+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C 9.(2013·陜西質(zhì)檢)如圖所示為直流電源,為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙,為電鍍槽。接通電路后發(fā)現(xiàn)上的c點(diǎn)顯紅色。為實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅,接通后,使c、d兩點(diǎn)短路。下列敘述不正確的是(  ) A.a(chǎn)為直流電源的正極 B.c極發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-===H2↑ C.f極為鋅板 D.e極發(fā)生氧化反應(yīng) 解析 c點(diǎn)顯紅色說明該處有OH-生成,則c點(diǎn)同時(shí)有氫氣生成,發(fā)生還原反應(yīng),連接電源的負(fù)極,因此b為負(fù)極,a為正極,由此可知A、B項(xiàng)

11、正確;鐵上鍍鋅,則鐵為陰極,連接電源負(fù)極,故f極為鐵板,鋅為陽極,故e極為鋅板,發(fā)生氧化反應(yīng),由此可知C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 答案 C 10.(2013·南昌一模)如圖所示,用鐵棒和石墨棒作電極電解1 L 1 mol/L的食鹽水,下列有關(guān)說法正確的是(  ) A.電鍵K與N連接,鐵棒被保護(hù)而免受腐蝕 B.電鍵K與N連接,正極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.電鍵K與M連接,當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體33.6 L時(shí),理論上生成1 mol NaOH D.電鍵K與M連接,將石墨棒換成銅棒,就可實(shí)現(xiàn)在鐵棒上鍍銅 解析 電鍵K與N連接構(gòu)成原電池,鐵為負(fù)極,失電子,逐漸被

12、腐蝕,正極為氧氣得電子,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò);電鍵K與M連接構(gòu)成電解池,因?yàn)槿芤褐兄挥? mol NaCl,所以電解開始階段是電解NaCl溶液,NaCl耗盡后,電解的是水,因此陰極和陽極先分別生成氫氣和氯氣,后又分別生成氫氣和氧氣,分析得知溶液中的鈉元素完全轉(zhuǎn)化為NaOH,故生成的NaOH為1 mol,C項(xiàng)正確;電鍵K與M連接,石墨棒改為銅棒時(shí),陽極Cu失電子,變?yōu)镃u2+,但Cu2+與陰極生成的OH-結(jié)合生成Cu(OH)2沉淀,不能實(shí)現(xiàn)鐵棒鍍銅的目的,D項(xiàng)錯(cuò)。 答案 C 二、填空題(共50分) 11.(13分)(2013·重慶卷)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)

13、中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 (1)催化反硝化法中,H2能將NO還原為N2。25 ℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行10 min,溶液的pH由7變?yōu)?2。 ①N2的結(jié)構(gòu)式為________。 ②上述反應(yīng)離子方程式為________________,其平均反應(yīng)速率v(NO)為________mol·L-1·min-1。 ③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO,寫出3種促進(jìn)NO水解的方法__________________________。 (2)電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。 ①電源正極為________(填“A”或“B”),陰極反應(yīng)式為___________

14、_。 ②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子,則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左-Δm右)為________g。 解析 (1)①N2分子中,兩個(gè)氮原子以三個(gè)共用電子對相結(jié)合。②反應(yīng)物是H2和NO,已知生成物之一是N2,根據(jù)溶液pH的變化可知另一種生成物是OH-,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律及質(zhì)量守恒可知還有一種生成物是H2O,v(NO)=v(OH-)≈=0.001 mol·L-1·min-1。③升高溫度、稀釋均可促進(jìn)水解;NO水解方程式為NO+H2OHNO2+OH-,加酸可中和OH-,使水解平衡正向移動(dòng);加入水解呈酸性的鹽,如NH、Fe3+等也可促進(jìn)水解。(2)①與直流電源B相連的電極上,NO變?yōu)?/p>

15、N2,發(fā)生了還原反應(yīng),因此B是電源的負(fù)極,A是電源的正極。根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒、元素守恒可寫出陰極反應(yīng)式為2NO+6H2O+10e-===N2↑+12OH-。②陽極反應(yīng)式為10H2O-20e-===20H++5O2↑,陰極反應(yīng)式為4NO+12H2O+20e-===2N2↑+24OH-。電解過程中,若轉(zhuǎn)移20 mol電子,陽極20 mol H+通過交換膜移向陰極,則陽極質(zhì)量減少20 mol×1 g/mol+5 mol×32 g/mol=180 g;陰極質(zhì)量減少2 mol×28 g/mol-20 g=36 g。即當(dāng)通過20 mol電子時(shí),兩極質(zhì)量變化差Δm左-Δm右=180 g-36 g=1

16、44 g,顯然,當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí),膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為14.4 g。 答案 (1)①N≡N?、?NO+5H2N2+2OH-+4H2O 0.001?、奂铀幔邷囟?,加水 (2)①A 2NO+6H2O+10e-===N2↑+12OH-?、?4.4 12.(12分)(2013·荊州質(zhì)檢)如圖所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題: (1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是__________________。 (2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為__________________。 (3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下

17、,有2.24 L氧氣參加反應(yīng),則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為________L;丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為________g。 (4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)。 若用于制漂白液,a為電池的________極,電解質(zhì)溶液最好用________。 若用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液,陽極選用________作電極。 解析 (1)甲烷燃料電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),即甲烷在負(fù)極上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的產(chǎn)物為碳酸鉀,負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O。(2)原電池的負(fù)極與電解池的陰極相接,鐵極

18、為陰極,則C極為陽極,在C極上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑。(3)n(O2)==0.1 mol,甲池中正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH-,由電子守恒知,經(jīng)過甲、乙、丙裝置的電子的總物質(zhì)的量為0.4 mol。乙池中的鐵極與甲池的負(fù)極相連,鐵極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===2OH-+H2↑,n(H2)==0.2 mol,V(H2)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。丙池中精銅為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,n(Cu)==0.2 mol,m(Cu)=0.2 mol×64 g·mol

19、-1=12.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽,制備原理是2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,氣體與液體反應(yīng),最好采用逆向接觸,即氣體在下端產(chǎn)生,堿溶液在上端生成,使其充分反應(yīng),所以該裝置的下端為陽極,上端為陰極,陰極與電源負(fù)極相連,故a極為負(fù)極。生活中常見且廉價(jià)的氯化物是氯化鈉,故電解質(zhì)溶液最好用飽和氯化鈉溶液。若制備氫氧化亞鐵,用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液,選用鐵作陽極。 答案 (1)CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O (2)2Cl--2e-===Cl2↑ (3)4.48 12.8 (4)負(fù) 飽和氯化鈉溶液或食

20、鹽水 鐵 13.(10分)(2013·江西質(zhì)檢)按如圖所示裝置連接,X、Y均為惰性電極。請回答下列問題: (1)Zn為________極。 (2)連接好裝置后,燒杯中的溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________。 (3)圖中通過隔膜的SO向________(填“左”、“右”或“不”)遷移,Y極及其附近出現(xiàn)的現(xiàn)象是________。 (4)常溫下,當(dāng)Zn極質(zhì)量減少32.5 g時(shí),X極生成氣體8.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),若此時(shí)燒杯中溶液的體積為500 mL,則此時(shí)燒杯中溶液的pH=________(不考慮生成的氣體溶于水)。 解析 經(jīng)分析可知,左側(cè)為原電池,右側(cè)為電解池。(1)Zn為

21、負(fù)極。(2)燒杯中是電解氯化鈉溶液,離子方程式為2H2O+2Cl-H2↑+Cl2↑+2OH-。(3)Zn為負(fù)極,失電子生成Zn2+進(jìn)入溶液,SO通過隔膜向左移動(dòng);燒杯中Y極有氫氣逸出,同時(shí)有OH-生成,酚酞溶液呈紅色。(4)鋅是原電池的負(fù)極,Y是電解池的陰極;銅是原電池的正極,X是電解池的陽極。X電極有氯氣逸出,直到NaCl電解完全,接下來就是電解NaOH,逸出O2。Zn減少0.5 mol,轉(zhuǎn)移電子為1 mol,如果全部生成氯氣,則有0.5 mol氯氣生成,如果全部生成氧氣,則有0.25 mol氧氣生成。根據(jù)電子得失守恒和氣體體積可得:Cl2為0.25 mol,O2為0.125 mol。計(jì)算可

22、知,c(OH-)=1 mol/L,pH=14。 答案 (1)負(fù) (2)2H2O+2Cl-H2↑+Cl2↑+2OH- (3)左 有氣泡產(chǎn)生,溶液呈紅色 (4)14 14.(15分)(2013·浙江聯(lián)考)某化學(xué)興趣小組對電化學(xué)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。 Ⅰ.利用如圖所示裝置探究金屬的防護(hù)措施,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解,鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生。 (1)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式:________________________。 (2)某學(xué)生認(rèn)為,鐵電極可能參與反應(yīng),并對產(chǎn)物做出假設(shè): 假設(shè)1:鐵參與反應(yīng),被氧化生成Fe2+; 假設(shè)2:鐵參與反應(yīng),被氧化生成Fe3+; 假設(shè)3:_____

23、_______________________________________________。 (3)為了探究假設(shè)1、2,他采取如下操作: ①取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于試管中,加入過量鐵粉; ②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀; ③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,未見藍(lán)色沉淀生成; ④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液,未見溶液變紅。 據(jù)②、③、④現(xiàn)象得出的結(jié)論是____________________________。 (4)該實(shí)驗(yàn)原理可應(yīng)用于防護(hù)鋼鐵腐蝕,請?jiān)倥e一例防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施:__

24、______。 Ⅱ.利用如圖所示裝置做電解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)記錄: A.陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生,該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{(lán)后褪色(提示:Cl2氧化性大于IO); B.電解一段時(shí)間以后,陰極表面除有銅吸附外,還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體。 (1)分析實(shí)驗(yàn)記錄A中試紙顏色變化,用離子方程式解釋: ①_________________________________________________________; ②_________________________________________________________。 (

25、2)分析實(shí)驗(yàn)記錄B中淺藍(lán)色固體可能是________(寫化學(xué)式),試分析生成該物質(zhì)的原因:__________________________________。 解析?、?(1)鋅比鐵活潑,鋅為負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+。(2)根據(jù)假設(shè)1、2進(jìn)行分析,得出假設(shè)3為鐵參與反應(yīng),被氧化生成Fe2+和Fe3+。(3)從②分析得出①的試管中含有Fe2+;③現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e2+;④現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e3+;故可得出的結(jié)論是正極附近溶液不含F(xiàn)e2+和Fe3+。(4)防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施有油漆、電化學(xué)保護(hù)法等。Ⅱ.(1)陽極上有氯氣產(chǎn)生,由于2I-+Cl2===I2+2Cl-,該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán);當(dāng)氯氣過量時(shí),會(huì)發(fā)生反應(yīng)5Cl2+I(xiàn)2+6H2O===10Cl-+2IO+12H+,顏色褪去。 答案?、?(1)Zn-2e-===Zn2+ (2)鐵參與反應(yīng),被氧化生成Fe2+和Fe3+ (3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2+和Fe3+ (4)刷油漆(其他合理答案均可) Ⅱ.(1)2I-+Cl2===I2+2Cl- 5Cl2+I(xiàn)2+6H2O===10Cl-+2IO+12H+ (2)Cu(OH)2 電解一段時(shí)間后,Cu2+濃度下降,H+開始放電,溶液pH增大,Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2

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