题目内容
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c；A、B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A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：
（2）若要进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，电解液c选用CuSO4溶液，则：
①A电极反应式是
②B电极反应式是
③下列说法正确的是
a．电能全部转化为化学能
b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生
c．溶液中Cu2+向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（3）用惰性电极电解CuSO4溶液．若阴极析出Cu的质量为12.8g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为
（4）利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为电解池．阴极电极反应式为
考点：电解原理
专题：电化学专题
分析：（1）惰性电极电解氯化钠溶液，阳极上是氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，阴极上是氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大；
（2）若要进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，电解液c选用CuSO4溶液，粗铜做阳极，铜失电子生成铜离子，纯铜做阴极，溶液中的铜离子在阴极得到电子生成铜；依据精炼过程中原理和电极反应方向选项进行判断，
a．电能不能全部转化为化学能；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电；
c．溶液中Cu2+向阴极移动；
d．在阳极的底部产生阳极泥，可回收贵金属；
（3）依据电电极反应和电子守恒计算阳极生成气体体积；
（4）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应．依据反应设计电解池，铜做阳极，阴极上通入氧气得到电子生成氢氧根离子，在酸溶液中生成水．
（2）若要进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，电解液c选用CuSO4溶液，粗铜做阳极，铜失电子生成铜离子，纯铜做阴极，溶液中的铜离子在阴极得到电子生成铜；依据精炼过程中原理和电极反应方向选项进行判断，
a．电能不能全部转化为化学能；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电；
c．溶液中Cu2+向阴极移动；
d．在阳极的底部产生阳极泥，可回收贵金属；
（3）依据电电极反应和电子守恒计算阳极生成气体体积；
（4）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应．依据反应设计电解池，铜做阳极，阴极上通入氧气得到电子生成氢氧根离子，在酸溶液中生成水．
解答：
解：（1）惰性电极电解氯化钠溶液，阳极上是氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，阴极B上是氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大，B附近溶液遇到酚酞变红色，电解反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，
故答案为：B；2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（2）①根据电流方向知，a是电源正极，b是电源负极，电解精炼中，A和电源正极相连，是阳极，粗铜作阳极，纯铜作阴极，则A极材料是粗铜，失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，
故答案为：Cu-2e-=Cu2+；
②a是电源正极，b是电源负极，电解精炼中，B和电源负极相连，是阴极，纯铜作阴极，因此B电极的电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；
③a．电能不能全部转化为化学能，还有部分转化为热能，故a错误；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电，所以电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生，故b正确；
c．溶液中阳离子向阴极移动，Cu2+向阴极移动，故c错误；
d．在阳极的底部可回收贵金属，如Ag、Pt、Au，故d正确；
故选bd；
（3）电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，生成1mol氧气需要4mol电子；生成12.8gCu转移电子数为
×2=0.4mol，根据转移电子相等得阳极上产生的气体在标准状况下的体积=
×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：2.24；
（3）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应，所以若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用稀硫酸，阳极材料是用铜，阴极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，
故答案为：O2+4H++4e-=2H2O．
| ||
故答案为：B；2NaCl+2H2O
| ||
（2）①根据电流方向知，a是电源正极，b是电源负极，电解精炼中，A和电源正极相连，是阳极，粗铜作阳极，纯铜作阴极，则A极材料是粗铜，失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，
故答案为：Cu-2e-=Cu2+；
②a是电源正极，b是电源负极，电解精炼中，B和电源负极相连，是阴极，纯铜作阴极，因此B电极的电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；
③a．电能不能全部转化为化学能，还有部分转化为热能，故a错误；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电，所以电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生，故b正确；
c．溶液中阳离子向阴极移动，Cu2+向阴极移动，故c错误；
d．在阳极的底部可回收贵金属，如Ag、Pt、Au，故d正确；
故选bd；
（3）电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，生成1mol氧气需要4mol电子；生成12.8gCu转移电子数为
| 12.8g |
| 64g/mol |
| 0.4mol |
| 4 |
故答案为：2.24；
（3）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应，所以若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用稀硫酸，阳极材料是用铜，阴极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，
故答案为：O2+4H++4e-=2H2O．
点评：本题考查了电解原理，正确判断阴阳极是解本题关键，注意根据转移电子守恒计算阳极上生成气体的体积，题目难度中等．
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