Question

5．如图表示一个电解池，装有电解质溶液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
①Y电极上的电极反应式2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
②在X电极附近观察到的现象是气体放出，溶液变红．
（2）若X、Y都是惰性电极，a是浓度均为2mol•L^-1的AgNO₃与Cu（NO₃）₂的混合溶液1L，电解一段时间后，X电极上有3.2g铜析出，写出电解过程中有关反应的离子方程式4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，此时直流电源已输出2.1mol电子．
（3）如果要用电解的方法精炼粗铜（含有Fe、Zn、Pt、C等杂质），电解质溶液a选用CuSO₄溶液，则：
①X电极的材料是纯铜，电极反应式Cu²⁺+2e^-=Cu．
②精炼完成后，硫酸铜溶液的浓度变小（填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）铅蓄电池反应的化学方程式是Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O．若以铅蓄电池为电源，用惰性电极电解CuSO₄溶液，在电解过程中生成11.2LO₂（标准状况），则铅蓄电池中消耗的硫酸的物质的量为2mol．

Answer 1

分析 （1）该电解池中，Y是阳极，X是阴极，且都是惰性电极，电解时阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，无色酚酞遇碱变红色；
（2）若X、Y都是铜电极，a是浓度均为2mol•L^-1的AgNO₃与Cu（NO₃）₂的混合溶液1L，阳极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，阴极首先析出银，然后析出铜；
（3）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，结合电极反应判断；
（4）用惰性电极电解CuSO₄溶液，在阳极上是氢氧根离子放电，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，根据电子守恒计算．

解答 解：（1）①Y为阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②X是阴极，且是惰性电极，电解时阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，同时溶液中生成氢氧化钠，无色酚酞遇碱变红色，所以看到的现象是溶液变红色，
故答案为：气体放出，溶液变红；
（2）由于氧化性Ag⁺＞Cu²⁺，阳极首先发生Ag⁺+e^-=Ag，然后发生Cu²⁺+2e^-=Cu，所以电解过程中有关反应的离子方程式4Ag⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，电解一段时间后X电极上有3.2g铜析出，说明Ag已经全被析出，共转移电子应为n（Ag⁺）+2n（Cu²⁺）=2mol+$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=2.1mol，
故答案为：4Ag⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；2.1；
（3）①电解方法精炼粗铜，电解池的阴极材料是纯铜，电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：纯铜； Cu²⁺+2e^-=Cu；
②精炼粗铜（含有Fe、Zn、Pt、C等杂质），阳极为粗铜先是锌、铁失电子生成离子，而阴极是溶液中的铜离子得电子析出铜单质，则硫酸铜溶液的浓度变小，
故答案为：变小；
（4）用惰性电极电解CuSO₄溶液，在阳极上是氢氧根离子放电，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，转移0.5mol×4=2mol电子，由方程式可知Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，消耗2mol硫酸，故答案为：2mol．

点评 本题考查了电解原理的分析应用，为高频考点，侧重学生的分析能力和计算能力的考查，主要是电极反应和电极判断，电子守恒是电化学计算的依据，难度中等．