Question

13．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、Y都是惰性电极，a是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为2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
在X极附近观察到的现象是酚酞变红，有气泡产生．
②电解总反应离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
（2）要在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，则：
①Y电极的材料是纯铜（选填纯铁、纯铜或纯锌），电极反应式是Cu-2e^-=Cu²⁺．电解液a选用CuSO₄溶液，电解过程中其浓度不变（选填增大、减小或不变）．
②若电镀前X、Y两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为0.08mol．
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿的环境中形成原电池，加速铁的腐蚀．

Answer 1

分析 （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，Y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电极上氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子；
（2）①要在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，铁为阴极，铜为阳极，电解质溶液为硫酸铜；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的铜质量，根据析出铜质量和转移电子之间的关系式计算；
③作原电池负极的金属易被腐蚀．

解答 解：（1）若X、Y都是惰性电极，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，
①Y电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↑；酚酞变红，有气泡产生；
②X电极上氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子，Y电极上氯离子放电生成氯气，所以电池反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（2）①要在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，铁为阴极，铜为阳极，阳极发生Cu-2e^-=Cu²⁺，电解质溶液为硫酸铜，电解过程中其浓度不变，
故答案为：纯铜；Cu-2e^-=Cu²⁺；CuSO₄；不变；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的铜质量，所以阴极上析出铜的质量=5.12g×$\frac{1}{2}$=2.56g，转移电子的物质的量=$\frac{2.56g}{64g/mol}$=0.08 mol，
故答案为：0.08；
③铜、铁和电解质溶液构成的原电池中，铁作负极而加速被腐蚀，铁、锌和电解质溶液构成的原电池中，铁作正极被保护，所以镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，
故答案为：铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿的环境中形成原电池，加速铁的腐蚀．

点评 本题考查电解池知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，本题涉及电极反应式的书写、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，题目难度不大．