题目内容
某课外活动小组同学用右下图装置进行以下表格中的三组实验，两极各有一个盛满水倒扣的小试管用来收集气体，W为浸有饱和硫酸钠和酚酞混合溶液的滤纸片，试回答下列问题：| 实验编号 | X | Y | Z |
| ① | 铁 | 石墨 | 足量饱和食盐水 |
| ② | 石墨 | 石墨 | 足量KOH溶液 |
| ③ | ？ | ？ | 足量？溶液 |
A．X极称为阴极，电子从该极上流出，流入电源负极
B．溶液中Na+向X极移动
C．Y极小试管中收集到的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
D．反应一段时间后，加适量盐酸至U形管中可恢复到电解前电解质的浓度
（2）若实验②中，开关打到K1，则Y极的电极反应式为
A．开关打到K2后滤纸片a点逐渐变红
B．开关打到K2后U形管作为电解池，滤纸片作为原电池
C．开关打到K2后U形管中电解质溶液浓度逐渐变大，滤纸片上溶液浓度逐渐减小
D．开关打到K2后电路中的电子流向为X→a→b→Y
（3）若实验③的目的是利用这套装置模拟工业电解精炼铜的过程，此过程的阴极电极反应式为
A．开关打到K1，X是纯铜，Y是粗铜
B．Z可以是CuSO4溶液或Cu（NO3）2溶液，但不能是CuCl2溶液，因为会生成氯气
C．随着实验的进行，Z中铜离子的浓度略有减小
D．如果导线中转移了1mol的电子，则X极的质量增重32g，Y极也必定减轻32g．
考点：原电池和电解池的工作原理
专题：电化学专题
分析：（1）若实验①中，开关打到K1，为电解池，则X为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，Y电极为阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气；
A、X为阴极，电解池中电子流向是从电源负极流出，流向阴极；
B、阳离子向阴极移动；
C、氯气具有强氧化性，能置换出碘单质，碘与淀粉试液变蓝色；
D、根据“析出什么加入什么”的原则加入物质；
（2）若实验②中，开关打到K1，为电解池，则X为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，Y为电解池阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气；实验进行一段时间后将开关打到K2，为原电池，氢气一端X为原电池负极，氢气失电子在碱溶液中生成水，氧气一端Y为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，浸有饱和硫酸钠和酚酞混合溶液的滤纸片上是电解池原理，a为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行，氢氧根离子浓度增大，b为阳极溶液中氢氧根离子失电子生成氢氧根离子，水平衡正向进行，氢离子浓度增大；
A．开关打到K2后，形成原电池反应，滤纸片a点为电解池阴极，氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，溶液逐渐变红；
B．开关打到K2后U形管作为氢氧燃料电池属于原电池，滤纸片作为电解池；
C．开关打到K2后U形管中形成氢氧燃料电池生产水，电解质溶液浓度逐渐变小，滤纸片上时到家水溶液浓度逐渐增大；
D．开关打到K2后形成原电池反应，电路中的电子流向负极沿导线流向正极；
（3）若实验③的目的是利用这套装置模拟工业电解精炼铜的过程，X为电解质阴极，Y为电解池阳极，粗铜做阳极，纯铜做阴极，含镀层金属铜离子的电解质溶液；依据电解原理分析判断选项．
A、X为阴极，电解池中电子流向是从电源负极流出，流向阴极；
B、阳离子向阴极移动；
C、氯气具有强氧化性，能置换出碘单质，碘与淀粉试液变蓝色；
D、根据“析出什么加入什么”的原则加入物质；
（2）若实验②中，开关打到K1，为电解池，则X为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，Y为电解池阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气；实验进行一段时间后将开关打到K2，为原电池，氢气一端X为原电池负极，氢气失电子在碱溶液中生成水，氧气一端Y为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，浸有饱和硫酸钠和酚酞混合溶液的滤纸片上是电解池原理，a为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行，氢氧根离子浓度增大，b为阳极溶液中氢氧根离子失电子生成氢氧根离子，水平衡正向进行，氢离子浓度增大；
A．开关打到K2后，形成原电池反应，滤纸片a点为电解池阴极，氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，溶液逐渐变红；
B．开关打到K2后U形管作为氢氧燃料电池属于原电池，滤纸片作为电解池；
C．开关打到K2后U形管中形成氢氧燃料电池生产水，电解质溶液浓度逐渐变小，滤纸片上时到家水溶液浓度逐渐增大；
D．开关打到K2后形成原电池反应，电路中的电子流向负极沿导线流向正极；
（3）若实验③的目的是利用这套装置模拟工业电解精炼铜的过程，X为电解质阴极，Y为电解池阳极，粗铜做阳极，纯铜做阴极，含镀层金属铜离子的电解质溶液；依据电解原理分析判断选项．
解答：
解：（1）若实验①中，开关打到K1，为电解池，则X为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑；Y电极为阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气，电极反应2Cl--2e-=Cl2↑；
A、X为阴极，电解池中电子流向是从电源负极流出，流向阴极，故A错误；
B、阳离子向阴极移动，则钠离子向X极移动，故B正确；
C、电极上生成氯气，氯气具有强氧化性，能置换出碘单质，碘与淀粉试液变蓝色，则Y极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故C正确；
D、根据“析出什么加入什么”的原则加入物质，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，则应加入氯化氢气体可恢复到电解前电解质的浓度，加入盐酸会增多水的量，故D错误；
故答案为：2H++2e-=H2↑；AD；
（2）若实验②中，开关打到K1，为电解池，则X为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，2H++2e-=H2↑，Y为电解池阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；实验进行一段时间后将开关打到K2，为原电池，氢气一端X为原电池负极，氢气失电子在碱溶液中生成水，氧气一端Y为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，浸有饱和硫酸钠和酚酞混合溶液的滤纸片上是电解池原理，a为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行，氢氧根离子浓度增大，b为阳极溶液中氢氧根离子失电子生成氢氧根离子，水平衡正向进行，氢离子浓度增大；
A、开关打到K2后，形成原电池反应，滤纸片a点为电解池阴极，氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，溶液逐渐变红，故A正确；
B、开关打到K2后U形管中，形成的为氢氧燃料电池属于原电池，滤纸片作为电解池，故B错误；
C、开关打到K2后U形管中形成氢氧燃料电池生产水，电解质溶液浓度逐渐变小，滤纸片上时到家水溶液浓度逐渐增大，故C错误；
D、开关打到K2后形成原电池反应，电路中的电子流向负极沿导线流向正极，X流向a，但不能通过电解质溶液，故D错误；
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；A；
（3）若实验③的目的是利用这套装置模拟工业电解精炼铜的过程，X为电解质阴极，Y为电解池阳极，粗铜做阳极，电极反应Cu-2e-=Cu2+，纯铜做阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，含镀层金属铜离子的电解质溶液Z；
A．开关打到K1，和电源负极相连，X做阴极是纯铜，Y和电源正极相连做阳极是粗铜，故A正确；
B．Z可以是CuSO4溶液或Cu（NO3）2溶液，可以是CuCl2溶液，因为阳极是活性电极，溶液中氯离子不放电，故B错误；
C．粗铜中含有Fe、Zn、Ag等杂质，阳极失电子的为铜、铁，锌，阴极析出铜，随着实验的进行，Z中铜离子的浓度略有减小，故C正确；
D．如果导线中转移了1mol的电子，依据电子守恒计算，则X极为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，电极的质量增重32g，因为粗铜中含有Fe、Zn、Ag等杂质，阳极失电子的为铜、铁，锌，依据电子守恒可知，Y极不一定定减轻32g，故D错误；
故答案为：Cu2++2e-=Cu；AC．
A、X为阴极，电解池中电子流向是从电源负极流出，流向阴极，故A错误；
B、阳离子向阴极移动，则钠离子向X极移动，故B正确；
C、电极上生成氯气，氯气具有强氧化性，能置换出碘单质，碘与淀粉试液变蓝色，则Y极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故C正确；
D、根据“析出什么加入什么”的原则加入物质，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，则应加入氯化氢气体可恢复到电解前电解质的浓度，加入盐酸会增多水的量，故D错误；
故答案为：2H++2e-=H2↑；AD；
（2）若实验②中，开关打到K1，为电解池，则X为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，2H++2e-=H2↑，Y为电解池阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；实验进行一段时间后将开关打到K2，为原电池，氢气一端X为原电池负极，氢气失电子在碱溶液中生成水，氧气一端Y为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，浸有饱和硫酸钠和酚酞混合溶液的滤纸片上是电解池原理，a为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行，氢氧根离子浓度增大，b为阳极溶液中氢氧根离子失电子生成氢氧根离子，水平衡正向进行，氢离子浓度增大；
A、开关打到K2后，形成原电池反应，滤纸片a点为电解池阴极，氢离子得到电子生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，溶液逐渐变红，故A正确；
B、开关打到K2后U形管中，形成的为氢氧燃料电池属于原电池，滤纸片作为电解池，故B错误；
C、开关打到K2后U形管中形成氢氧燃料电池生产水，电解质溶液浓度逐渐变小，滤纸片上时到家水溶液浓度逐渐增大，故C错误；
D、开关打到K2后形成原电池反应，电路中的电子流向负极沿导线流向正极，X流向a，但不能通过电解质溶液，故D错误；
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；A；
（3）若实验③的目的是利用这套装置模拟工业电解精炼铜的过程，X为电解质阴极，Y为电解池阳极，粗铜做阳极，电极反应Cu-2e-=Cu2+，纯铜做阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，含镀层金属铜离子的电解质溶液Z；
A．开关打到K1，和电源负极相连，X做阴极是纯铜，Y和电源正极相连做阳极是粗铜，故A正确；
B．Z可以是CuSO4溶液或Cu（NO3）2溶液，可以是CuCl2溶液，因为阳极是活性电极，溶液中氯离子不放电，故B错误；
C．粗铜中含有Fe、Zn、Ag等杂质，阳极失电子的为铜、铁，锌，阴极析出铜，随着实验的进行，Z中铜离子的浓度略有减小，故C正确；
D．如果导线中转移了1mol的电子，依据电子守恒计算，则X极为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，电极的质量增重32g，因为粗铜中含有Fe、Zn、Ag等杂质，阳极失电子的为铜、铁，锌，依据电子守恒可知，Y极不一定定减轻32g，故D错误；
故答案为：Cu2++2e-=Cu；AC．
点评：本题考查了原电池、电解池原理的分析判断，电极反应，电极判断，电极反应计算，注意电解名称判断是解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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