Question

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：
①B是

 

 极（填“阴”或“阳”），B极逸出

 

（填：黄绿或无色）气体，同时B极附近溶液呈

 

色．
②电解池中A极上的电极反应式为

 

．
B极上的电极反应式为

 

．
（2）如要进行粗铜（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电极的材料是

 

，电极反应式是

 

．
②B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

 

L．
（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，其电解质溶液需用

 

，阳极材料是用

 

，阴极电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）①根据电流方向判断电源的正负极，再判断出电解槽的阴阳极及B电解的产物、现象；
②A极氯离子失去电子生成氯气，B极氢离子得到电子生成氢气；
（2）①A极为纯铜，铜离子得到电子反应还原反应；
②B极为纯铜，铜失去电子发生氧化反应；
③a．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．在阳极的底部可回收不活泼金属；
（3）计算出铜的物质的量，根据电子守恒进行计算；
（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．

解答： 解：（1）①根据电流方向可知，a为电源的正极，b为负极，A为电解池的阳极，B为阴极；电极B发生了还原反应，水电离的氢离子得到电子生成无色的氢气，电极反应为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，所以B极附近溶液呈红色，
故答案为：阴极；无色；红；
②A极氯离子放电，电极反应为：2Cl^--2e^-═Cl₂，B极氢离子得到电子，电极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；，
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；
（2）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电解方法精炼粗铜，电解池的阳极材料是粗铜，电极反应为：Cu-2e^-═Cu²⁺，
故答案为：粗铜；Cu-2e^-═Cu²⁺；
③a．电能不能全部转化为化学能，还有部分转化为热能，故错误；
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，故正确；
c．溶液中Cu²⁺向阴极移动，故错误；
d．在阳极的底部可回收不活泼金属，如Ag、Pt、Au，故正确；
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，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=

12.8g 64g/mol ×2

4

×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：2.24；
（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，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：H₂SO₄（aq）；铜；O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O．

点评：本题考查学生电解池的工作原理知识，明确图中电源的正负极确定电解池的阴阳极是解答的关键，并熟悉电极反应及离子的放电顺序来解答，题目难度中等．