Question

14．电解原理在化学工业中有广泛应用．如图表示一个电解池，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极电极材料为铁，Y极电极材料为惰性电极，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极上的电极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑．
②该装置的总反应方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+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，Y电极的材料是粗铜，
②Y电极的电极反应式Cu-2e^-=Cu²⁺．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
（3）若X极材料为光滑的铁钉（已经处理），Y极的材料为锌，电解质溶液a为ZnCl₂，①X极的电极反应式为Zn²⁺+2e^-=Zn
②Y极的电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺
③电解质溶液a的浓度将不变（填“增大”、“减少”、“不变”）

Answer 1

分析 （1）若X极电极材料为铁，Y极电极材料为惰性电极，a是饱和NaCl溶液，Y电极上氯离子放电生成氯气，X电极上氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子；
（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，阴极上铜离子放电，阳极是铜失电子被氧化成铜离子进入溶液中；
（3）若X极材料为光滑的铁钉（已经处理），Y极的材料为锌，电解质溶液a为ZnCl₂，阴极上锌离子放电，阳极是锌失电子被氧化成锌离子进入溶液中；

解答 解：（1）若X极电极材料为铁，Y极电极材料为惰性电极，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，Y电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，电解化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：①2H⁺+2e^-=H₂↑；②2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（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，则与电源负极相连的阴极X是纯铜，阴极是铜离子放电，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，与电源正极相连的阳极Y是粗铜，阳极发生反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：①纯铜；粗铜；②Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）若X极材料为光滑的铁钉（已经处理），Y极的材料为锌，电解质溶液a为ZnCl₂，则与电源负极相连的阴极X是锌离子放电，电极反应式为Zn²⁺+2e ^-=Zn，与电源正极相连的阳极Y是锌失电子，阳极发生反应为：Zn--2e ^-=Zn²⁺，整个电解质溶液不变，所以电解质溶液a的浓度将不变；
故答案为：①Zn²⁺+2e ^-=Zn；Zn-2e ^-=Zn²⁺；②不变．

点评 本题考查原电池原理，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．