Question

某化學(xué)興趣小組用圖示裝置進(jìn)行電解原理的實(shí)驗(yàn)探究．
（1）X、Y均用石墨作電極，電解質(zhì)溶液為500mL CuSO₄溶液，電解一段時(shí)間，觀察到x電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成．當(dāng)電解質(zhì)溶液中的Cu²⁺全部析出時(shí)斷開電源，Y電極有280mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）無色氣體生成（假設(shè)電解前后溶液體積不變）．
①x與電源的

 

極相連，寫出電解總反應(yīng)的離子方程式：

 

．
②電解后溶液的pH=

 

；
③要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需加入一定量的

 

（填加入物質(zhì)的化學(xué)式）．
（2）用該裝置精煉粗銅，電解質(zhì)溶液仍為CuSO₄溶液．
①與電源正極相連的X電極是用

 

制成的；
②粗銅中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)，其中有些雜質(zhì)會(huì)在電極上放電，列舉其中一個(gè)電極反應(yīng)式：

 

，陽極泥的主要成分是

 

．
（3）X、Y均用銅作電極，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，電解一段時(shí)間，同學(xué)們驚奇地發(fā)現(xiàn)，陽極附近不是生成藍(lán)色沉淀，而是生成紅色沉淀，經(jīng)過查閱資料，得知該紅色沉淀是Cu₂O，寫出陽極上的電極反應(yīng)式：

 

，電解總反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）電解硫酸銅溶液時(shí)，溶液中銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力，所以陰極上有銅析出；氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上有氧氣析出；
①根據(jù)電極上析出的物質(zhì)判斷電源的正負(fù)極，并寫出相應(yīng)的電解離子方程式；
②根據(jù)生成氧氣的量計(jì)算溶液中氫離子的濃度，并計(jì)算溶液的PH值；
③根據(jù)陰陽極上析出的物質(zhì)判斷要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)需加入的物質(zhì)．
（2）①電鍍時(shí)，粗銅作陽極，純銅作陰極．
②陽極上金屬失電子生成離子進(jìn)入溶液，寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式．
（3）X、Y均用銅作電極，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，陽極上銅失電子和氫氧根離子生成氧化亞銅和水，陰極上氫離子得電子生成氫氣，寫出陽極上的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式．

解答：解：①x電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以X電極是陰極，與陰極相連的電極為電源的負(fù)極；負(fù)極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極上氫離子得電子生成氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，
所以電池反應(yīng)式為：2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂ ↑+4H⁺．
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂ ↑+4H⁺．
②2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂ ↑+4H⁺．
                     22.4L    4mol
                     0.28L    0.05mol
設(shè)氫離子的濃度為

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以該溶液的PH值為1．
故答案為：1．
③陰極上有銅生成，陽極上有氧氣生成，所以要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)需加入的物質(zhì)是氧化銅；碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化碳，所以也可加人碳酸銅．
故答案為：氧化銅和碳酸銅．
（2）①電鍍時(shí)，粗銅作陽極，純銅作陰極，所以與電源正極相連的X電極是用純銅制成的．
故答案為：粗銅．
②粗銅中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)，其中有些雜質(zhì)會(huì)在電極上放電生成陽離子進(jìn)入溶液，所以電極反應(yīng)式：
Zn-2e^-=Zn²⁺；陽極泥的主要成分是Ag、Au．
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；Ag、Au．
（3）X、Y均用銅作電極，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，陽極上銅失電子和氫氧根離子生成氧化亞銅和水，陰極上氫離子得電子生成氫氣，所以陽極上的電極離子反應(yīng)式為：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；
電池反應(yīng)式為2Cu+H₂O

電解  .

Cu₂O+H₂ ↑．
故答案為：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；2Cu+H₂O

電解  .

Cu₂O+H₂ ↑．

點(diǎn)評(píng)：本題以電解原理為載體考查了電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)式的書寫、電鍍等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，會(huì)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷電解池的陰陽極和原電池的正負(fù)極．