Question

20．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．圖1表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連．請回答以下問題：

（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時，同時在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：
①X是陰極（填“陰”或“陽”），X極逸出無色（填“黃綠色”或“無色”）氣體，同時X極附近溶液呈紅色．
②電解池中Y極上的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑．X極上的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）如要進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉（得到純銅），電解液a選用CuSO₄溶液，則：
①Y電極的材料是粗銅（填“粗銅”或“純銅”）．
②X電極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu．
③下列說法正確的是bd．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
b．在電解精煉過程中，電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產(chǎn)生
c．溶液中Cu²⁺向陽極移動
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
（3）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為電解池，其電解質(zhì)溶液需用硫酸溶液，陽極材料是用銅，陰極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，Y電極與電源正極相連為陽極，氯離子放電生成氯氣，X電極與電源負(fù)極相連為陰極，氫離子放電，同時該電極附近生成氫氧根離子；
（2）①電解精煉中，粗銅作陽極，純銅作陰極；
②X電極與電源負(fù)極相連為陰極，電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu；
③a．電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
b．在電解精煉過程中，陽極上金屬放電；
c．溶液中Cu²⁺向陰極移動；
d．在陽極的底部可回收不活潑金屬；
（3）該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以只能設(shè)計(jì)成電解池，失電子的金屬作陽極，反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）①若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，和電源的負(fù)極相連的電極X極是陰極，該電極上氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即2H⁺+2e^-=H₂↑，所以該電極附近氫氧根濃度增大，堿性增強(qiáng)，滴入幾滴酚酞試液會變紅，
故答案為：陰；無色；紅；
②Y電極與電源正極相連為陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X電極與電源負(fù)極相連為陰極，氫離子放電，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）①電解精煉中，粗銅作陽極，純銅作陰極，Y電極與電源正極相連為陽極，所以Y電極的材料是粗銅，故答案為：粗銅；
②X電極與電源負(fù)極相連為陰極，電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③a．電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，還有部分轉(zhuǎn)化為熱能，故錯誤；
b．在電解精煉過程中，陽極上為活潑金屬放電，所以電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產(chǎn)生，故正確；
c．溶液中Cu²⁺向陰極移動，故錯誤；
d．在陽極的底部可回收不活潑金屬，如Ag、Pt、Au，故正確；
故選bd；
（3）該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以只能設(shè)計(jì)成電解池，失電子的金屬作陽極，反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為電解池，其電解質(zhì)溶液需用稀硫酸，陽極材料是用銅，陰極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：硫酸溶液；銅；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，本題涉及電極反應(yīng)式的書寫等知識點(diǎn)，注意離子放電順序及電極反應(yīng)式的書寫，題目難度不大．