Question

19．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，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中X极上的电极反应式为2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑．在X极附近观察到的现象是有气泡，溶液变红．
②Y电极上的电极反应式为2Cl^--2e^-═Cl₂↑，检验该电极反应产物的方法是把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近，试纸变蓝，说明Y极产物为Cl₂．
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则
①X电极的材料是纯铜，电极反应式是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②Y电极的材料是粗铜，电极反应式是Cu-2e^-═Cu²⁺．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯．
电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图2所示．
①该电解槽的阳极反应式是4 OH^--4 e^-=2 H₂O+O₂↑．
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口B（填写“A”或“B”）导出．

Answer 1

分析 （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，X连接电源负极，为阴极，Y连接电源正极，为阳极．
①阴极发生还原反应，水在阴极放电生成氢气与氢氧根离子，酚酞遇碱变红色；
②阳极发生氧化反应，氯离子在阳极失去多少生成氯气，氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，阳极应该是粗铜、阴极是纯铜，则X电极是纯铜、Y电极是粗铜，阳极发生氧化反应，Cu失去电子，阴极上发生还原反应，铜离子电子生成Cu；
（3）左室为阳极室，右室为阴极室，阳极发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气，促进水的电离，阳极室氢离子浓度增大，阴极发生还原反应，H⁺放电生成氢气，H⁺浓度减小，促进水的电离，OH^-浓度增大，在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，这样就在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口B导出．

解答 解：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，X连接电源负极，为阴极，Y连接电源正极，为阳极．
①阴极发生还原反应，水在阴极放电生成氢气与氢氧根离子，电极反应式为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，反应生成氢气与碱，在X极附近观察到的现象是：有气泡，溶液变红，
故答案为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑；有气泡，溶液变红；
②阳极发生氧化反应，氯离子在阳极失去多少生成氯气，电极反应式为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，检验氯气的方法为：把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近，试纸变蓝，说明Y极产物为Cl₂，
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近，试纸变蓝，说明Y极产物为Cl₂；
氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；
（2）电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，粗铜做阳极，精铜做阴极；
①X为阴极，则X电极材料为纯铜，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案为：纯铜；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②Y电极为电解池的阳极，所以Y电极的材料是粗铜，电极反应式为：Cu-2e^-═Cu²⁺，
故答案为：粗铜；Cu-2e^-═Cu²⁺；
（3）左室为阳极室，右室为阴极室，阳极发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气，促进水的电离，阳极室氢离子浓度增大，阴极发生还原反应，H⁺放电生成氢气，H⁺浓度减小，促进水的电离，OH^-浓度增大，在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，这样就在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口B导出．
①该电解槽的阳极反应式是：4 OH^--4 e^-=2 H₂O+O₂↑，故答案为：4 OH^--4 e^-=2 H₂O+O₂↑；
②得到的氢气由A口导出，除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口B导出，故答案为：B．

点评 本题考查电解原理及应用，关键是判断两极，理解离子放电顺序是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质溶液酸碱性书写，难度中等．