Question

电解原理在化学工业中有广泛应用．右图表示一个电解池，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U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①X是

 

极（填“阴”或“阳”），X极逸出

 

（填“黄绿色”或“无色”）气体，同时X极附近溶液呈

 

色．
②电解池中Y极上的电极反应式为

 

．X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（得到纯铜），电解液a选用CuSO₄溶液，则：
①Y电极的材料是

 

（填“粗铜”或“纯铜”）．
②X电极的电极反应式是

 

．
③下列说法正确的是

 

．（错选不得分）
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）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

 

，阳极电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：

分析：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，Y为阳极电极上氯离子放电生成氯气，氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，X为阴极电极上氢离子放电，同时该电极附近生成氢氧根离子，遇到酚酞试液会变红；
（2）①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，
②X为阴极，阴极上得电子，发生还原反应；
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）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，阳极上失电子发生氧化反应．

解答： 解：（1）①若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，X为阴极电极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，同时该电极附近生成氢氧根离子，遇到酚酞试液会变红，故答案为：阴极；无色；红；
②Y电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X为阴极电极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）①电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，
Y是阳极，则Y极材料是粗铜，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：粗铜；
②X为阴极，阴极上得电子，发生还原反应；阴极上铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力，所以阴极上析出铜，故电极反应式为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）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，阳极上失电子发生氧化反应，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，阳极电极反应式为Cu-2e^-═Cu²⁺，
故答案为：硫酸溶液；铜；Cu-2e^-═Cu²⁺．

点评：本题考查电解原理，涉及电极反应式的书写，知道离子放电顺序及电极反应式的书写方法，正确判断阴阳极及电极反应是解本题关键．