Question

2．電化學(xué)原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用．請(qǐng)根據(jù)如圖回答問(wèn)題：

（1）裝置Ⅰ中的X電極的名稱是負(fù)極，Y電極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，工作一段時(shí)間后，電解液的pH將減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）若裝置Ⅱ中a、b均為Pt電極，W為400mL滴有幾滴酚酞的飽和NaCl溶液（電解前后溶液體積不變）．
①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，觀察到b電極周圍溶液變紅色，其原因是（用電極反應(yīng)式表示）2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；檢驗(yàn)a電極產(chǎn)物的方法是將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在a電極的出氣口附近；
②常溫下，當(dāng)Y極反應(yīng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24L時(shí)，裝置Ⅱ中得到溶液的pH為14．
（3）若利用裝置Ⅱ進(jìn)行銅的精煉，則a電極的材料為粗銅，工作一段時(shí)間后裝置Ⅱ電解液中c（Cu²⁺）將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（4）若裝置Ⅱ?yàn)樵阼F棒上鍍銀的裝置，電極a上發(fā)生的反應(yīng)為Ag-e^-═Ag⁺，電解池盛放的電解液W可以是AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）裝置Ⅰ為甲烷燃料電池，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳能夠與KOH反應(yīng)，導(dǎo)致溶液pH減小，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氧根離子；
（2）①根據(jù)圖知，Y是正極，b是陽(yáng)極，用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)生成了氫氧根離子，溶液滴有酚酞的溶液顯示紅色；陽(yáng)極上氯離子失去電子生成氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍(lán)色；
②Y電極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，2.24L氣體為0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.4mol，根據(jù)電子守恒計(jì)算裝置II生成的氫氧根離子的物質(zhì)的量，然后求出pH；
（3）銅的電解精煉中，粗銅接陽(yáng)極，因?yàn)殛?yáng)極上有比銅活潑的金屬放電，導(dǎo)致銅離子濃度減�。�
（4）電鍍時(shí)，待鍍金屬為陰極，鍍層金屬為陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液為含有鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液．

解答 解：（1）裝置Ⅰ為甲烷燃料電池，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳能夠與KOH反應(yīng)，導(dǎo)致溶液pH減小，在堿性環(huán)境中，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：負(fù)極；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；減�。�
（2）①電解飽和食鹽水得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉，其離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，b是陰極，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)電極附近生成氫氧化鈉，所以溶液堿性增強(qiáng)，酚酞試液遇堿變紅色，電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，所以可以用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)生成氣體，
故答案為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在a電極的出氣口附近；
②Y電極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，2.24L氣體為0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.4mol，裝置II中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)生成0.4mol氫氧根離子，則c（OH^-）=1mol/L，所以溶液的pH為14；
故答案為：14；
（3）電鍍法精煉銅時(shí)，粗銅為陽(yáng)極，精銅為陰極，所以陽(yáng)極材料是粗銅；陽(yáng)極上失電子變成離子進(jìn)入溶液，因作陽(yáng)極的粗銅中的銅和比銅活潑的金屬都失去電子進(jìn)入溶液，陰極溶液中Cu²⁺得到電子沉積在陰極上，所以，為陽(yáng)極a電極連接粗銅，電解一段時(shí)間后，溶液中銅離子濃度在減小，
故答案為：粗銅；減�。�
（4）若裝置Ⅱ?yàn)樵阼F棒上鍍銀的裝置，則Fe為陰極，銀為陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液，a與正極相連為陽(yáng)極，銀在陽(yáng)極上失電子生成銀離子，即Ag-e^-═Ag⁺；
故答案為：Ag-e^-═Ag⁺；AgNO₃溶液．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理和電解原理的分析應(yīng)用，主要是電極反應(yīng)的書寫和電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．