Question

15．如图中X是直流电源．Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒．接通电路后，发现d附近显红色．
（1）①电源上b为负极．
②Z槽中e为阳极．
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d←e（用“→”或“←”填空）．
（2）①写出c极上反应的电极反应式2Cl^--2e-=Cl₂↑．
②写出Y槽中总反应化学方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
③写出Z槽中e极上反应的电极反应式Cu-2e^-═Cu²⁺．
（3）①电解2min后，取出e、f，洗净、烘干、称量，质量差为2.56g，在通电过程中，电路中通过的电子为0.04mol．
②若Y槽中溶液体积为100mL（电解后可视为不变），槽中电解反应的速率v（OH^-）=0.2 mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 X为直流电源，Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒，接通电路后发现d附近显红色，则d附近生成氢氧根离子，则d极为电解池阴极，d电极上氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，c为阳极，c电极上氯离子放电，则a是直流电源正极，b是直流电源负极；电子从原电池的负极流向电解池的阴极，再到阳极，最后流入原电池的正极；结合电解池中两极上的反应分析

解答 解：X为直流电源，Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒，接通电路后发现d附近显红色，则d附近生成氢氧根离子，则d极为电解池阴极，d电极上氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，c为阳极，c电极上氯离子放电，则a是直流电源正极，b是直流电源负极
（1）①由以上分析可知b为负极，故答案为：负；
②Z槽中e与原电池正极相连为阳极；故答案为：阳；
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是从e流向d，故答案为：←；
（2）①c为阳极，c电极上氯离子放电，c极上反应的电极反应式为：2Cl^--2e-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e-=Cl₂↑；
②Y槽中为惰性电极电解氯化钠溶液，其总反应的化学方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
③Z槽中e极与电源正极相连为阳极，其电极反应式为Cu-2e^-═Cu²⁺，故答案为：Cu-2e^-═Cu²⁺．
（3）①设电路中转移的电子为xmol，根据e极：Cu-2e^-=Cu²⁺，△m=64 得e极质量减轻：32x（g）；
f极：Cu²⁺+2e^-=Cu，△m=64 得f极质量增重：32x（g），所以有：32x+32x=2.56，得x=0.04mol，
故答案为：0.04；
②因为两槽是串联，电极上流过的电量相等，在电解氯化钠溶液中，每流过1mol电子，溶液中就会产生1mol氢氧根离子，根据①可知，2min流过0.04mol电子，所以每分钟溶液中产生的氢氧根的物质的量为0.02mol，所以槽中电解反应的速率v（OH^-）=$\frac{\frac{0.02mol}{0.1L}}{1min}$0.2mol/（L•min），故答案为：0.2 mol•L^-1•min^-1．

点评 本题考查学生电解池的工作原理知识，明确图中电源的正负极确定以及电解池的阴阳极上的反应是解答的关键，并熟悉电极反应及离子的放电顺序来解答，题目难度中等．