Question

实验室电解饱和食盐水（含酚酞），装置如图所示，有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极．
（1）电解过程中观察到a电极上的现象为

 

；
（2）确定N出口的气体最简单的方法是

 

．
（3）电解的总反应离子方程式为

 

．
（4）若更换电解液及电极，将该装置用于电解精炼铜，则a电极的材料为

 

，写出b的电极反应式：

 

．
（5）若将b电极换成铁作电极，电解液仍为NaCl溶液，写出b电极的电极反应式：

 

，若过程中发现在电解过程中U型管底部出现白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色的现象，请写出由白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据电子移动方向知，a是阴极、b是阳极，a电极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近有氢氧根离子生成，导致溶液呈碱性；
（2）b电极上氯离子放电生成氯气，氯气具有强氧化性，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色；
（3）电解时阳极上生成氯气、阴极上生成氢气，同时阴极附近还有NaOH生成；
（4）电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液；
（5）若将b电极换成铁作电极，电解液仍为NaCl溶液，b电极上铁失电子发生氧化反应，阴极附近生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子生成Fe（OH）₂白色沉淀，Fe（OH）₂被氧化生成红褐色的Fe（OH）₃．

解答： 解：（1）根据电子移动方向知，a是阴极、b是阳极，a电极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近有氢氧根离子生成，导致溶液呈碱性，无色酚酞试液遇碱变红色，所以看到的现象是：有气泡产生且溶液变红色，故答案为：有气泡产生且溶液变红色；
（2）N出口的气体是氯气，氯气能置换出碘化钾中的碘，碘能使淀粉变蓝色，所以可用湿润的淀粉碘化钾检验．
故答案为：用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，试纸变蓝则说明是Cl₂；
（3）电解时阳极上生成氯气、阴极上生成氢气，同时阴极附近还有NaOH生成，离子方程式为2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液，所以a极材料是纯铜，b电极上电极反应式为Cu-2e^-=Cu ²⁺，
故答案为：纯铜；Cu-2e^-=Cu ²⁺；
（5）若将b电极换成铁作电极，电解液仍为NaCl溶液，b电极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极附近生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子生成Fe（OH）₂白色沉淀，Fe（OH）₂被氧化生成红褐色的Fe（OH）₃，反应方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．

点评：本题考查了电解池原理，明确物质的性质及离子放电顺序是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意活泼金属作阳极时，阳极上金属失电子而不是电解质溶液中阴离子失电子，为易错点．