Question

2．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．（用“正”、“负”、“阴”、“阳”填空）
②Z槽中e为阳极（同上）．
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d←e（用“→”和“←”填空）．
（2）①写出Y槽中总反应化学方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②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1.28g，在通电过程中，电路中通过的电子为0.02mol；
②若Y槽中溶液体积为500mL（电解后可视为不变），则槽中单位时间内氢氧根离子浓度的变化是0.02mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）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OH^-，则d极为电解池阴极，c、e为阳极，f为阴极，a为正极、b为负极；
串联电路中d、e分别为阴极、阳极，电子从e流向d；
（2）①Y槽中阳极上氯离子放电、阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子；
②e电极上Cu失电子生成铜离子；
（3）①e电极上溶解Cu、f极上析出Cu，电解2min后，取出e、f，洗净、烘干、称量，质量差为1.28g，实际上e电极上溶解0.64gCu，f电极上析出0.64gCu，根据溶解或析出Cu与转移电子之间的关系式计算转移电子物质的量；
②根据转移电子相等计算Y池中生成n（OH^-），氢氧根离子浓度变化=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$．

解答 解：（1）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OH^-，则d极为电解池阴极，c、e为阳极，f为阴极，a为正极、b为负极；
串联电路中d、e分别为阴极、阳极，电子从e流向d；
①根据以上分析知，b为负极，故答案为：负；
②通过以上分析知，e为阳极，故答案为：阳；
③根据以上分析知，电子流向为d←e，故答案为：←；
（（2）①Y槽中阳极上氯离子放电、阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电池反应式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②e电极上Cu失电子生成铜离子，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）①e电极上溶解Cu、f极上析出Cu，电解2min后，取出e、f，洗净、烘干、称量，质量差为1.28g，实际上e电极上溶解0.64gCu，f电极上析出0.64gCu，根据溶解或析出Cu与转移电子之间的关系式得转移电子物质的量=$\frac{0.64g}{64g/mol}×2$=0.02mol，故答案为：0.02；
②串联电路中转移电子相等，根据2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑知，当转移0.02mol电子时，
Y池中生成n（OH^-）=$\frac{0.02mol}{2}×2$=0.02mol，氢氧根离子浓度变化=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.02mol}{0.5L}}{2min}$=0.02mol/（L．min），
故答案为：0.02．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，正确判断各个电极名称、各个电极上发生的反应是解本题关键，易错点是（3）①的计算，注意：电解一段时间后两个电极质量差实际上等于阳极溶解的Cu和阴极析出的Cu质量之和，题目难度不大．