Question

1．如圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同（假設(shè)通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極．將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色．

請(qǐng)回答：
（1）B極是電源的負(fù)極，一段時(shí)間后，甲中溶液顏色逐漸變淺，丁中X極附近的顏色
逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷，在電場(chǎng)作用下向
Y極移動(dòng)．
（2）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)該是鍍件（填“鍍層金屬”或“鍍件”），電鍍液
是AgNO₃溶液．當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)（此時(shí)乙溶液體積為500mL），甲中溶液的pH變小（填“變大”、“變小”或“不變”），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為5.4 g．
（3）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2．
（4）若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式是Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺
（5）用甲裝置電解100毫升0.2molAgNO₃、0.4molCu（NO₃）₂、0.6molKCl的混合液，若在一極析出19.2gCu，在另一極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)況下的體積為5.6L．

Answer 1

分析 （1）將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，并得到其他各個(gè)電極的名稱(chēng)，硫酸銅中銅離子減少導(dǎo)致溶液顏色的變化，膠體的膠粒帶電，即電泳實(shí)驗(yàn)證明的結(jié)論；
（2）電鍍時(shí)，鍍層Ag為陽(yáng)極、鍍件Cu為陰極，電解質(zhì)溶液為AgNO₃溶液，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算析出Ag的質(zhì)量；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算其物質(zhì)的量之比；
（4）若將C換為Ag，則陽(yáng)極上Ag失電子、陰極上Cu離子放電；
（5）Ag⁺和Cl^-反應(yīng)生成AgCl沉淀，電解時(shí)溶液中不存在Ag⁺，陰離子放電順序?yàn)镃l^-＞OH^-，若在一極析出0.3molCu，陰極得到電子為0.3mol×2=0.6mol，結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等以及電極方程式計(jì)算．

解答 解：將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說(shuō)明F極顯堿性，是氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽(yáng)極，A是電源的正極，B是負(fù)極；
（1）B電極是電源的負(fù)極，在A池中，電解硫酸銅的過(guò)程中，銅離子逐漸減少，導(dǎo)致溶液顏色變淺，Y極是陰極，該電極顏色逐漸變深，說(shuō)明氫氧化鐵膠體向該電極移動(dòng)，異性電荷相互吸引，所以氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷，
故答案為：負(fù)極；逐漸變淺；氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷；
（2）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽(yáng)極，鍍件做陰極，含有銀離子的溶液為電解質(zhì)溶液，則電鍍液為AgNO₃溶液，H應(yīng)該是鍍件，當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)（此時(shí)乙溶液體積為500mL）時(shí)，根據(jù)電極反應(yīng)2H⁺+2e^-═H₂↑，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.05mol電子時(shí)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量=108g/mol×0.05mol=5.4g，電解硫酸銅的過(guò)程中氫氧根減少，所以氫離子濃度增大，所以酸性增強(qiáng)，甲中溶液的pH 變小，
故答案為：鍍件；AgNO₃；變小；5.4g；
（3）C、D、E、F發(fā)生的反應(yīng)分別為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑、Cu²⁺+2e^-=Cu、2Cl^--2e^-=Cl₂↑、2H⁺+2e^-=H₂↑，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，假設(shè)都轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，O₂、Cu、Cl₂、H₂的物質(zhì)的量分別是1mol、2mol、2mol、2mol，所以生成單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2，
故答案為：1：2：2：2；
（4）若將C換為Fe，則陽(yáng)極上Fe失電子、陰極上Cu離子放電，電池反應(yīng)式為Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺，故答案為：Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺．
（5）Ag⁺和Cl^-反應(yīng)生成AgCl沉淀，電解時(shí)溶液中不存在Ag⁺，
反應(yīng)后溶液中存在0.4molCu²⁺、0.4molCl^-，
若在一極析出0.3molCu，陰極得到電子為0.3mol×2=0.6mol，
陽(yáng)極首先發(fā)生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，然后發(fā)生4OH^--4e^-=O₂+2H₂O，
則0.4molCl^-生成0.2molCl₂，失去0.4mol電子，在反應(yīng)中4OH^--4e^-=O₂+2H₂O，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，生成0.05molO₂，
則氣體的體積為（0.2mol+0.05mol）×22.4L/mol=5.6L；
故答案為：5.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理的應(yīng)用，正確判斷陰陽(yáng)極及正負(fù)極是解本題關(guān)鍵，知道各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)，會(huì)正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和計(jì)算能力．