Question

5．如圖表示一個電解池，裝有電解質(zhì)溶液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，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則
①Y電極上的電極反應(yīng)式2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
②在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是氣體放出，溶液變紅．
（2）若X、Y都是惰性電極，a是濃度均為2mol•L^-1的AgNO₃與Cu（NO₃）₂的混合溶液1L，電解一段時間后，X電極上有3.2g銅析出，寫出電解過程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，此時直流電源已輸出2.1mol電子．
（3）如果要用電解的方法精煉粗銅（含有Fe、Zn、Pt、C等雜質(zhì)），電解質(zhì)溶液a選用CuSO₄溶液，則：
①X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式Cu²⁺+2e^-=Cu．
②精煉完成后，硫酸銅溶液的濃度變小（填“變大”、“變小”或“不變”）
（4）鉛蓄電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O．若以鉛蓄電池為電源，用惰性電極電解CuSO₄溶液，在電解過程中生成11.2LO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則鉛蓄電池中消耗的硫酸的物質(zhì)的量為2mol．

Answer 1

分析 （1）該電解池中，Y是陽極，X是陰極，且都是惰性電極，電解時陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中生成氫氧化鈉，無色酚酞遇堿變紅色；
（2）若X、Y都是銅電極，a是濃度均為2mol•L^-1的AgNO₃與Cu（NO₃）₂的混合溶液1L，陽極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，陰極首先析出銀，然后析出銅；
（3）電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，粗銅做陽極，精銅做陰極，結(jié)合電極反應(yīng)判斷；
（4）用惰性電極電解CuSO₄溶液，在陽極上是氫氧根離子放電，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，根據(jù)電子守恒計算．

解答 解：（1）①Y為陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②X是陰極，且是惰性電極，電解時陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，同時溶液中生成氫氧化鈉，無色酚酞遇堿變紅色，所以看到的現(xiàn)象是溶液變紅色，
故答案為：氣體放出，溶液變紅；
（2）由于氧化性Ag⁺＞Cu²⁺，陽極首先發(fā)生Ag⁺+e^-=Ag，然后發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，所以電解過程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式4Ag⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，電解一段時間后X電極上有3.2g銅析出，說明Ag已經(jīng)全被析出，共轉(zhuǎn)移電子應(yīng)為n（Ag⁺）+2n（Cu²⁺）=2mol+$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=2.1mol，
故答案為：4Ag⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；2.1；
（3）①電解方法精煉粗銅，電解池的陰極材料是純銅，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：純銅； Cu²⁺+2e^-=Cu；
②精煉粗銅（含有Fe、Zn、Pt、C等雜質(zhì)），陽極為粗銅先是鋅、鐵失電子生成離子，而陰極是溶液中的銅離子得電子析出銅單質(zhì)，則硫酸銅溶液的濃度變小，
故答案為：變�。�
（4）用惰性電極電解CuSO₄溶液，在陽極上是氫氧根離子放電，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移0.5mol×4=2mol電子，由方程式可知Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，消耗2mol硫酸，故答案為：2mol．

點評 本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，為高頻考點，側(cè)重學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，主要是電極反應(yīng)和電極判斷，電子守恒是電化學(xué)計算的依據(jù)，難度中等．