Question

電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．如圖表示一個(gè)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(qǐng)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(shí)，同時(shí)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(yīng)式為 ．

②Y電極上的電極反應(yīng)式為 ，

③該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式是： ﹣

（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則

①X電極的材料是 ，電極反應(yīng)式是 ．

②Y電極的材料是 ，電極反應(yīng)式是 ．

（3）若a為CuSO4溶液，則電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為 、 通過一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）2粉末，恰好恢復(fù)電解前的濃度和pH，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為 ．

（4）若電解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，溶液的C（H+）= （假設(shè)電解后溶液體積不變）．

 

Answer 1

（1） ①2H++2e﹣=H2↑；

②2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；

③2Cl﹣+2H2O═2H2+Cl2↑+2OH﹣；

（2）①純銅；Cu2++2e﹣=Cu；

②粗銅；Cu﹣2e﹣=Cu2+；

（3）2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O O2↑+2H2↑；0.8mol；

（4）0.1mol/L．

【解析】

試題分析：（1）①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↑，②和電源的正極相連的電極Y極是陽極，該電極上氯離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，③陽極上是氯離子離子失電子，陰極上是氫離子得電子，電解總反應(yīng)離子方程式為：2Cl﹣+2H2O═2H2+Cl2↑+2OH﹣。

（2）①電解方法精煉粗銅，X為陰極，電解池的陰極材料是純銅，電極反應(yīng)為

Cu2++2e﹣=Cu，②電解方法精煉粗銅，Y為陽極，電解池的陽極材料是粗銅，電極反應(yīng)為：Cu﹣2e﹣=Cu2+，

（3）若a為CuSO4溶液，則X電極上銅離子放電，當(dāng)銅離子放電完全后，氫離子再放電，Y電極上氫氧根離子放電，所以電池反應(yīng)式有

2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O O2↑+2H2↑；通過一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）2粉末能使溶液恢復(fù)原狀，相當(dāng)于加入0.2molCuO、0.2molH2O，所以陰極上析出氫氣、Cu，根據(jù)原子守恒得n（H2）=n（H2O）=0.2mol，n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，

設(shè)生成0.2molCu轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為x、生成0.2mol氫氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為y，

2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4轉(zhuǎn)移電子

2mol 4mol

0.2mol x

2mol：4mol=0.2mol：x

x==0.4mol

2H2O O2↑+2H2↑ 轉(zhuǎn)移電子

2mol 4mol

0.2mol y

2mol：4mol=0.2mol：y

y==0.4mol，

所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=xmol+ymol=0.4mol+0.4mol=0.8mol；

（4）若電解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先氯離子放電后氫氧根離子放電，假設(shè)陽極上氯離子完全放電，

則生成n（Cl2）=n（NaCl）=0.02mol，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，生成氣體的物質(zhì)的量==0.03mol＞0.02mol，

在陽極上還有氧氣生成，生成氧氣的物質(zhì)的量為0.01mol，陽極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=2n（Cl2）+4n（O2）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，

陰極上銅離子完全放電時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=2×0.04mol=0.08mol，

所以陰極上氫離子不放電，當(dāng)陽極上生成氧氣時(shí)，同時(shí)陽極附近有氫離子生成，電池反應(yīng)式為2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+，

根據(jù)氧氣和氫離子的關(guān)系式得n（H+）=4n（O2）=0.04mol，

則C（H+）==0.1mol/L，

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理．.