Question

17．电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与图1中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：
（1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，且反应过程中未生成Fe³⁺，则Y极的电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺
（2）若用此装置电解精炼铜，粗铜做阳极，电解液CuSO₄的浓度减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）PbO₂可以通过石墨为电极，Pb（NO₃）₂ 和Cu（NO₃）₂的混合溶液为电解液电解制取．阳极发生反应的电极反应式为Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；若电解液中不加入Cu（NO₃）₂，阴极发生的电极反应式为Pb²⁺+2e^-=Pb↓．
（4）如图2：A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸．

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为B、A、C（填字母序号）．

Answer 1

分析 （1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，判断X为阴极，Y为阳极，且反应过程中未生成Fe³⁺，阳极铁失电子生成亚铁离子；
（2）依据电极精炼铜是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液，粗铜中含有的杂质金属铁、镍、锌等电解过程中也会失电子，所以电解质溶液中铜离子浓度减小；
（3）阳极上Pb²⁺失去电子，得到PbO₂，需要水参与反应，同时生成氢离子；若电解液中不加入Cu（NO₃）₂，阴极上Pb²⁺获得电子生成Pb；
（4）已知金属活动性：Zn＞Fe＞Sn，则A发生化学腐蚀，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，B中Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀，C中Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，以此解答．

解答 解：（1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，判断X为极，Y为阳极，且反应过程中未生成Fe³⁺，阳极铁失电子生成亚铁离子，则Y极电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）电极精炼铜是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液，粗铜中含有的杂质金属铁、镍、锌等电解过程中也会失电子，所以电解质溶液中铜离子浓度减小，
故答案为：粗铜；减小；
（3）阳极上Pb²⁺失去电子，得到PbO₂，需要水参与反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺，若电解液中不加入Cu（NO₃）₂，阴极上Pb²⁺获得电子生成Pb，阴极电极反应式为Pb²⁺+2e^-=Pb↓，
故答案为：Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；Pb²⁺+2e^-=Pb↓；
（4）A发生化学腐蚀，B中Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀，C中Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，则A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B、A、C，
故答案为：B、A、C．

点评 题目看出来原电池、电解池相关知识，是对学生综合能力考查，（3）中电解液中不加入Cu（NO₃）₂时阴极反应为易错点，掌握离子放电顺序是关键，题目难度中等．