Question

电解原理在化学工业中有广泛应用．如图1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①电解池中X极上的电极反应式为

 

．在X极附近观察到的现象是

 

．
②Y电极上的电极反应式为

 

，检验该电极反应产物的方法是

 

．
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则
①X电极的材料是

 

，电极反应式是

 

．
②Y电极的材料是

 

，电极反应式是

 

．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯．电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图2所示．
①该电解槽的阳极反应式是

 

．
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因

 

．
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口

 

（填写“A”或“B”）导出．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）①若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，X电极上氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子；②Y电极上氯离子放电生成氯气，湿润的淀粉碘化钾试纸，观察是否变蓝；
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，阳极应该是粗铜、阴极是纯铜，则X电极是纯铜、Y电极是粗铜，阴极上铜离子放电；
（3）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，阳极氢氧根离子放电；
②电解时，阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中阴极区H⁺放电，H⁺浓度减小，使水的电离平衡向右移动促进水的电离，OH^-浓度增大；
③在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，这样就在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口在阴极区．

解答： 解：（1）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，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
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，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；酚酞变红，有气泡产生；
②Y电极上氯离子放电生成氯气，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，湿润淀粉的碘化钾试纸放在Y极附近，观察试纸是否变蓝，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；把湿润淀粉的碘化钾试纸放在Y极附近，观察试纸是否变蓝；
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，阳极应该是粗铜、阴极是纯铜，则X电极是纯铜、Y电极是粗铜，阳极发生反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极上铜离子放电，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：①纯铜；Cu²⁺+2e^-=Cu；②粗铜； Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，故电解时，阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②阴极：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中阴极区H⁺放电，H⁺浓度减小，使水的电离平衡向右移动促进水的电离，在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，留下的OH^-浓度增大，阴极附近溶液pH会增大，故答案为：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中阴极区H⁺放电，H⁺浓度减小；
③在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出，故答案为：B．

点评：本题考查原电池原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，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．