Question

【题目】课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：

(1)电源A 极的名称是________。

(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是__________________。

(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是________。

(4)欲用丙装置精炼铜，G应该是____（填“纯铜”或“粗铜”），电解液的成分是______。

(5)已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，那么装置丁中的现象是________________。

(6)在实验室电解500 mL 0.03 mol/L的NaCl溶液，通电一段时间后溶液中c(OH-)为1×10-2 mol/L(设电解时溶液的体积变化忽略不计)，阴极产生___mL(标况)气体，溶液中NaCl的浓度为_______mol/L。

Answer 1

【答案】正 CuCl2Cu+ Cl2↑ 1：1 粗铜 CuSO4或CuCl2 Y极附近红褐色变深 56 0.02

【解析】

将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极生成OH-，F为阴极，则可知A为电源的正极，B为电源的负极，C、E、G、X为电解池的阳极，D、F、H、Y为电解池的阴极。然后根据电解原理，结合同一闭合回路中电子转移数目相等计算。

根据上述分析可知：A为电源的正极，B为电源的负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极。

(1)A是电源的正极，B是电源的负极；

(2)用惰性电极电解CuCl2溶液，阳极上Cl-失去电子产生Cl2，阴极上Cu2+得到电子产生Cu单质，反应方程式为：CuCl2Cu+ Cl2↑；

(3)装置乙是电解饱和NaCl溶液，反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，可见反应产生的气体物质的量的比是1：1，在相同条件下气体的体积比为1：1；

(4)欲用丙装置精炼铜，在电解精炼铜时，应该粗铜作阳极，纯铜作阴极，含有铜离子的盐作电解质溶液，G连接电源的正极，为阳极，其材料是粗铜，电解液可以CuSO4或CuCl2；

(5)根据同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引的原理，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的粒子会向阴极即向Y极移动，故阴极Y极附近红褐色变深；

(6)电解NaCl饱和溶液，反应总方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，NaCl的物质的量n(NaCl)总=c·V=0.03 mol/L×0.5 L=1.5 ×10-2 mol，反应产生NaOH的物质的量为n(NaOH)=c·V=1×10-2mol/L×0.5 L=5×10-3 mol，根据电解方程式可知：每反应产生2 mol NaOH，同时消耗2 mol NaCl，阴极上产生1 mol H2，则反应产生5×10-3 mol NaOH时，消耗NaCl的物质的量为n(NaCl)耗=n(NaOH)=5×10-3mol，得到H2的物质的量n(H2)=n(NaOH)=2.5×10-3 mol，其在标准状况下的体积V(H2)=2.5×10-3mol×22.4 L/mol=5.6×10-2 L=56 mL；反应后溶液中剩余NaCl物质的量为1.5 ×10-2 mol-5×10-3 mol=1.0×10-2 mol，其浓度为c(NaCl)==0.02 mol/L。