Question

【題目】電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用。如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F極附近呈紅色。請回答：

(1)外接直流電源中A為____極，甲中電解時的化學反應方程式為__________，通過一段時間后向所得溶液中加入0.2molCu(OH)2粉末，恰好恢復到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子的物質的量為______________。

(2)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，H為______(填“鍍件”還是“鍍層”)，當乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質量為________。

(3)電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)丁中Y極附近溶液紅褐色加深，則Fe(OH)3膠粒帶____（填“正”或“負”）電荷。

Answer 1

【答案】正 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 0.8mol 鍍件 5.4g 正

【解析】

將直流電源接通后，F極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F是陰極，E是陽極，則電源電極A是正極，B是負極，并得到其他各個電極的名稱，在同一串聯(lián)電路中電子轉移數(shù)目相等，結合電鍍要求判斷鍍件、鍍層；對于Fe(OH)3膠體來說，膠粒帶正電荷，會向負電荷較多的電極方向移動，據(jù)此分析解答。

將直流電源接通后，F極附近呈紅色，說明F極顯堿性，是溶液中H+在該電極放電，所以F電極是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極，A是電源的正極，B是負極。

(1)根據(jù)上述分析可知：A是電源正極，B是電源的負極，在甲中，C是陽極，D是陰極。在該溶液中陰離子有OH-、SO42-，放電能力：OH->SO42-， C電極發(fā)生反應：4OH--4e-=O2↑+2H2O；陽離子有Cu2+、H+，放電能力Cu2+>H+，所以在D電極發(fā)生反應：Cu2++2e-=Cu，電解時總反應方程式為：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，電解的化學反應方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，通電后加入0.2molCu(OH)2(相當于CuO和H2O)后溶液與電解前相同，根據(jù)銅元素守恒，所以析出金屬銅的物質的量是0.2mol，陰極反應是：2Cu2++4e-→2Cu，當析出金屬銅的物質的量是0.2mol時，則轉移的電子是0.4mol，當電解掉0.2mol水時，轉移電子是0.4mol，總共轉移電子是0.8mol；

(2)電鍍裝置中，鍍層金屬必須作陽極連接電源的正極，鍍件作陰極，連接電源的負極，所以丙裝置中H應該是鍍件，G是鍍層金屬。當乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500mL)時，根據(jù)電極反應2H++2e-=H2↑，則放電的氫離子的物質的量為：0.1mol/L×0.5L=0.05mol，轉移電子的物質的量為0.05mol電子時，丙中鍍件上析出銀的質量m(Ag)= 0.05mol× 108g/mol=5.4g；

(3)電源B電極為負極，則Y電極為陰極，陰極上負電荷較多，電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)丁中Y極附近溶液紅褐色加深，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，說明Fe(OH)3膠粒帶正電荷。