题目内容
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
②Y电极上的电极反应式为
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y电极的材料是
（3）在25℃时，用该装置电解2.0L 2.5mol/LCuSO4溶液，若有0.2mol电子发生转移，
请回答下列问题：
①阴极发生
②电解后得到的铜的质量是
③若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差
考点：电解原理,原电池和电解池的工作原理
专题：电化学专题
分析：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，Y为阳极电极上氯离子放电生成氯气，氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，X为阴极电极上氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子，遇到酚酞试液会变红；
（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，阳极上主要是铜放电；
（3）①根据得失电子判断反应类型；根据离子放电顺序书写阴极电极反应式；根据阴阳极上发生的电极反应式书写电池反应式；
②根据铜、氧气与转移电子的关系计算铜的质量、氧气的体积；根据氧气与氢离子的关系计算氢离子的浓度；
③根据溶解的铜、析出的铜与电子的关系计算，然后两数值相加即得电解后两铜片的质量差．
（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，阳极上主要是铜放电；
（3）①根据得失电子判断反应类型；根据离子放电顺序书写阴极电极反应式；根据阴阳极上发生的电极反应式书写电池反应式；
②根据铜、氧气与转移电子的关系计算铜的质量、氧气的体积；根据氧气与氢离子的关系计算氢离子的浓度；
③根据溶解的铜、析出的铜与电子的关系计算，然后两数值相加即得电解后两铜片的质量差．
解答：
解：（1）①若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，X为阴极电极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，同时该电极附近生成氢氧根离子，遇到酚酞试液会变红，故答案为：2H++2e-=H2↑；溶液会变红；
②Y电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色，所以氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口，如果试纸变蓝色就说明生成氯气；
（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，阳极上铜放电，电极反应式为
Cu-2e-=Cu2+，故答案为：粗铜；Cu-2e-=Cu2+；
（3）①阴极上得电子，发生还原反应；阴极上铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力，所以阴极上析出铜，故电极反应式为Cu2++2e-═Cu；阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，所以其电池反应方程式为2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 ．
故答案为：还原；Cu2++2e-═Cu；2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 ；
②2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2×64g 4mol
6.4g 0.2mol
所以铜的质量为6.4g；
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
22.4L 4mol
1.12 L 0.2mol
所以生成氧气的体积为1.12 L；
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2mol 4mol
0.1mol 0.2mol
所以硫酸的物质的量为0.1mol，氢离子的物质的量为 0.2mol，
氢离子的物质的量浓度为c=
=
=0.1mol/L．
故答案为：6.4；1.12；0.1；
③当以铜片作电极时，阳极上铜失电子变成离子进入溶液，所以铜片质量减少；阴极上铜离子得电子生成铜单质，铜片质量增加，
两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量．
阳极 Cu-2e-═Cu2+
64g 2mol
6.4g 0.2mol
所以阳极质量减少6.4g；
阴极 Cu2++2e-═Cu
2mol 64g
0.2mol 6.4g
所以阴极质量增加6.4g；
所以两极质量相差 6.4g+6.4g═12.8g，
故答案为：12.8．
②Y电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色，所以氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口，如果试纸变蓝色就说明生成氯气；
（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，阳极上铜放电，电极反应式为
Cu-2e-=Cu2+，故答案为：粗铜；Cu-2e-=Cu2+；
（3）①阴极上得电子，发生还原反应；阴极上铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力，所以阴极上析出铜，故电极反应式为Cu2++2e-═Cu；阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，所以其电池反应方程式为2CuSO4+2H2O
| ||
故答案为：还原；Cu2++2e-═Cu；2CuSO4+2H2O
| ||
②2CuSO4+2H2O
| ||
2×64g 4mol
6.4g 0.2mol
所以铜的质量为6.4g；
2CuSO4+2H2O
| ||
22.4L 4mol
1.12 L 0.2mol
所以生成氧气的体积为1.12 L；
2CuSO4+2H2O
| ||
2mol 4mol
0.1mol 0.2mol
所以硫酸的物质的量为0.1mol，氢离子的物质的量为 0.2mol，
氢离子的物质的量浓度为c=
| n |
| V |
| 0.2mol |
| 2.0L |
故答案为：6.4；1.12；0.1；
③当以铜片作电极时，阳极上铜失电子变成离子进入溶液，所以铜片质量减少；阴极上铜离子得电子生成铜单质，铜片质量增加，
两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量．
阳极 Cu-2e-═Cu2+
64g 2mol
6.4g 0.2mol
所以阳极质量减少6.4g；
阴极 Cu2++2e-═Cu
2mol 64g
0.2mol 6.4g
所以阴极质量增加6.4g；
所以两极质量相差 6.4g+6.4g═12.8g，
故答案为：12.8．
点评：本题考查原电池原理，涉及电极反应式的书写、氯气的检验等知识点，知道离子放电顺序及电极反应式的书写方法、氯气的检验方法及现象，学会应用电解池中氧化还原反应的得失电子守恒进行有关计算，根据方程式中各物质间的关系式计算即可，知道两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量是解③题的关键，题目难度不大．
练习册系列答案
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