Question

電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用．右圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連．請回答以下問題：
（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則
①電解池中X極上的電極反應式為

 

．在X極附近觀察到的實驗現(xiàn)象是

 

．
②Y電極上的電極反應式為

 

，檢驗該電極反應產(chǎn)物的方法是

 

．
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，則Y電極的材料是

 

，電極反應式為

 

．（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應不必寫出）
（3）在25℃時，用該裝置電解2.0L 2.5mol/LCuSO₄溶液，若有0.2mol電子發(fā)生轉移，
請回答下列問題：
①陰極發(fā)生

 

反應（填“氧化”或“還原”），該電極反應式為

 

．電解反應的化學方程式為

 

．
②電解后得到的銅的質(zhì)量是

 

 g，得到氧氣的體積是

 

 L（標準狀況），溶液中的氫離子濃度為

 

mol/L（假定溶液體積仍為2.0L）．
③若用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差

 

g．

Answer 1

考點：電解原理,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，Y為陽極電極上氯離子放電生成氯氣，氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗，X為陰極電極上氫離子放電，同時該電極附近生成氫氧根離子，遇到酚酞試液會變紅；
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應該是粗銅、陰極是純銅，則X電極是純銅、Y電極是粗銅，陽極上主要是銅放電；
（3）①根據(jù)得失電子判斷反應類型；根據(jù)離子放電順序書寫陰極電極反應式；根據(jù)陰陽極上發(fā)生的電極反應式書寫電池反應式；
②根據(jù)銅、氧氣與轉移電子的關系計算銅的質(zhì)量、氧氣的體積；根據(jù)氧氣與氫離子的關系計算氫離子的濃度；
③根據(jù)溶解的銅、析出的銅與電子的關系計算，然后兩數(shù)值相加即得電解后兩銅片的質(zhì)量差．

解答： 解：（1）①若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，X為陰極電極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，同時該電極附近生成氫氧根離子，遇到酚酞試液會變紅，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；溶液會變紅；
②Y電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣具有氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍色，所以氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；將濕潤的淀粉碘化鉀試紙接近出氣口，如果試紙變藍色就說明生成氯氣；
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應該是粗銅、陰極是純銅，則X電極是純銅、Y電極是粗銅，陽極上銅放電，電極反應式為
Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：粗銅；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）①陰極上得電子，發(fā)生還原反應；陰極上銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力，所以陰極上析出銅，故電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu；陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，所以其電池反應方程式為2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ．
故答案為：還原；Cu²⁺+2e^-═Cu；2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ；
②2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉移電子
                   2×64g          4mol  
                   6.4g            0.2mol
所以銅的質(zhì)量為6.4g；
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉移電子
                     22.4L        4mol  
                     1.12 L        0.2mol
所以生成氧氣的體積為1.12 L；    
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉移電子
                          2mol    4mol  
                          0.1mol  0.2mol
所以硫酸的物質(zhì)的量為0.1mol，氫離子的物質(zhì)的量為 0.2mol，
氫離子的物質(zhì)的量濃度為c=

n

V

=

0.2mol

2.0L

=0.1mol/L．
故答案為：6.4；1.12；0.1；
③當以銅片作電極時，陽極上銅失電子變成離子進入溶液，所以銅片質(zhì)量減少；陰極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，銅片質(zhì)量增加，
兩極的質(zhì)量差=陽極上減少的質(zhì)量+陰極上增加的質(zhì)量．
陽極  Cu-2e^-═Cu²⁺
     64g 2mol
     6.4g 0.2mol
所以陽極質(zhì)量減少6.4g；
 陰極  Cu²⁺+2e^-═Cu
          2mol 64g 
         0.2mol 6.4g 
 所以陰極質(zhì)量增加6.4g；
所以兩極質(zhì)量相差 6.4g+6.4g═12.8g，
故答案為：12.8．

點評：本題考查原電池原理，涉及電極反應式的書寫、氯氣的檢驗等知識點，知道離子放電順序及電極反應式的書寫方法、氯氣的檢驗方法及現(xiàn)象，學會應用電解池中氧化還原反應的得失電子守恒進行有關計算，根據(jù)方程式中各物質(zhì)間的關系式計算即可，知道兩極的質(zhì)量差=陽極上減少的質(zhì)量+陰極上增加的質(zhì)量是解③題的關鍵，題目難度不大．