Question

20．电解原理在化学工业中有广泛应用．图1表示一个电解池，装有电解液a；X、Y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X、Y都是惰性电极，a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：
①X是阴极（填“阴”或“阳”），X极逸出无色（填“黄绿色”或“无色”）气体，同时X极附近溶液呈红色．
②电解池中Y极上的电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑．X极上的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）如要进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼（得到纯铜），电解液a选用CuSO₄溶液，则：
①Y电极的材料是粗铜（填“粗铜”或“纯铜”）．
②X电极的电极反应式是Cu²⁺+2e^-=Cu．
③下列说法正确的是bd．
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Cu²⁺向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（3）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用硫酸溶液，阳极材料是用铜，阴极电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，Y电极与电源正极相连为阳极，氯离子放电生成氯气，X电极与电源负极相连为阴极，氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子；
（2）①电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极；
②X电极与电源负极相连为阴极，电极反应式是Cu²⁺+2e^-=Cu；
③a．电能不能全部转化为化学能；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电；
c．溶液中Cu²⁺向阴极移动；
d．在阳极的底部可回收不活泼金属；
（3）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应．

解答 解：（1）①若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H⁺+2e^-=H₂↑，所以该电极附近氢氧根浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红，
故答案为：阴；无色；红；
②Y电极与电源正极相连为阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X电极与电源负极相连为阴极，氢离子放电，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）①电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，Y电极与电源正极相连为阳极，所以Y电极的材料是粗铜，故答案为：粗铜；
②X电极与电源负极相连为阴极，电极反应式是Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③a．电能不能全部转化为化学能，还有部分转化为热能，故错误；
b．在电解精炼过程中，阳极上为活泼金属放电，所以电解液中伴随有Al³⁺、Zn²⁺产生，故正确；
c．溶液中Cu²⁺向阴极移动，故错误；
d．在阳极的底部可回收不活泼金属，如Ag、Pt、Au，故正确；
故选bd；
（3）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应，所以若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用稀硫酸，阳极材料是用铜，阴极电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案为：硫酸溶液；铜；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，本题涉及电极反应式的书写等知识点，注意离子放电顺序及电极反应式的书写，题目难度不大．