题目内容

【题目】 I.依据氧化还原反应Zn(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+Cu(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题:

(1)铜电极为电池的________极;电解质溶液Y是________________。

(2)盐桥中的Cl-向________(填“左”、或“右”)移动,如将盐桥撤掉,电流计的指针将不偏转。

Ⅱ.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。请完成以下问题:

(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:

①在X极附近观察到的现象是_________________;

②电解一段时间后,该反应总离子方程式_______________________________;

(2)若用该装置电解精炼铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:X电极的材料是____________电解一段时间后,CuSO4溶液浓度_________(填“增大”、减小”或“不变”)。

(3)若X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 mol的混合溶液,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示,则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_____。

【答案】正 CuSO4 左 有气体产生,溶液变红 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑ 纯铜 减小 Cu2+、H+ 、X3+

【解析】

I.原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应,据此分析解答;

II、(1)电解饱和食盐水时,阳极上是氯离子失电子,阴极上是氢离子得电子,氢氧根离子浓度会减小,碱性增强,据此回答;

(2)电解精炼铜时电解池的阴极X材料是纯铜,阳极是粗铜,其中比金属铜活泼的金属优先放电;

(3)根据电解的图象可知,通电后就有固体生成,当通过电子为0.2mol时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是铜。如果是X3+析出,电子数应该是0.3mol,当电子超过0.2mol时,固体质量没变,说明阴极产生的是氢气,即电解水,据此回答氧化能力。

I.(1)根据方程式Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)可知锌是还原剂,溶液中的铜离子得到电子,则X是锌电极,为负极,铜电极为电池的正极,电解质溶液Y是CuSO4。

(2)盐桥中的Cl-向负极,即向左移动。

Ⅱ.(1)①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,即在X极附近观察到的现象是有气体产生,溶液变红;

②电解饱和食盐水得到的产物是氢氧化钠、氢气和氯气,反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;

(2)电解精炼铜时电解池的阴极X材料是纯铜,电极反应为Cu2++2e-=Cu,阳极是粗铜,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,其中比金属铜活泼的金属优先放电,所以电解一段时间后,CuSO4溶液浓度会降低;

(3)根据电解的图象可知,通电后就有固体生成,当通过电子为0.2mol时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是铜。如果是X3+析出,电子数应该是0.3mol,则氧化能力为Cu2+>X3+,当电子超过0.2mol时,固体质量没变,说明阴极产生的是氢气,即电解水,说明氧化能力H+>X3+,故氧化能力为Cu2+>H+>X3+。

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