Question

（19分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液c ；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：

① B是          极（填“阴”或“阳”） B极逸出                 （填：黄绿或无色）气体，同时B极附近溶液呈            色。　

② 电解池中A极上的电极反应式为                     。

B极上的电极反应式为                     。

（2）如要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，电解液c选用CuSO₄溶液，则：

① A电极的材料是     ，电极反应式是  　　　　                       。

② B电极的材料是     ，电极反应式是                                。

（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

②下列说法正确的是________。

a．电能全部转化为化学能

b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al³⁺、Zn²⁺产生

c．溶液中Cu^2＋向阳极移动

d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液。若阴极析出Cu的质量为12.8 g ，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为            L 。

（4）利用反应2Cu＋O₂＋2H₂SO₄===2CuSO₄＋2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用         　　，阳极材料是用　　　　，阴极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

 

Answer 1

【答案】

（共19分）（电极方程式2分其余各1分）　（1）① 阴极、 无色、　 红

② 2Cl^-－2 e^- === Cl₂↑　、2H⁺+ 2e^-=== H₂↑或2 H₂O+ 2e^- = H₂↑+2OH^-

（2）① 粗铜、Cu－2e^-=== Cu²⁺　　　② 精铜、Cu²⁺＋2e^-===Cu　　③ b、d　　　

（3）2.24 （4）H₂SO₄（aq）、　Cu、　O₂ +2 H₂O+ 4e^- = 4OH^-　　(物质用文字叙述也可以)　

【解析】（1）①根据电流方向可知，a是正极，b是负极。B电极和电源负极相连，是阴极，溶液中的氢离子得到电子生成氢气。由于氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，所以阴极溶液显碱性，即溶液显红色。

②A电极是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，反应式为2Cl^-－2 e^- === Cl₂↑，阴极反应式是2H⁺+ 2e^-=== H₂↑。

（2）粗铜精炼时，粗铜和电源的正极相连，纯铜和电源的负极相连，所以阴极和阳极的电极反应式分别是Cu²⁺＋2e^-===Cu、Cu－2e^-=== Cu²⁺；在电解过程中，部分电能转化为热能，所以a不正确。锌、铝的金属性强于铜的，首先失去电子。Ag、Pt、Au等金属性弱于铜的，形成阳极泥，所以选项bd正确，溶液中Cu^2＋向阴极移动，c不正确，答案选bd。

（3）生成铜是0.2mol，转移电子是0.4mol，所以根据电子的得失守恒可知，阳极生成氧气是0.1mol，标准状况下的体积是2.24L。

（4）根据总反应式可知，铜失去电子，氧气得到电子，所以阳极材料是铜。电解质溶液是稀硫酸。阴极是溶液中的氧气得到电子，反应式是O₂ +2 H₂O+ 4e^- = 4OH^-。