Question

電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液c；A、B是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與直流電源相連．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）若A、B都是惰性電極，c是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：

 

 極（填“A”或“B”）附近先呈紅色；電解飽和NaCl溶液的總反應(yīng)方程式：

 

．
（2）若要進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，電解液c選用CuSO₄溶液，則：
①A電極反應(yīng)式是

 

．
②B電極反應(yīng)式是

 

．（說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫(xiě)出）
③下列說(shuō)法正確的是

 

．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
b．在電解精煉過(guò)程中，電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產(chǎn)生
c．溶液中Cu²⁺向陽(yáng)極移動(dòng)
d．利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
（3）用惰性電極電解CuSO₄溶液．若陰極析出Cu的質(zhì)量為12.8g，則陽(yáng)極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L．
（4）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為電解池．陰極電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）惰性電極電解氯化鈉溶液，陽(yáng)極上是氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極上是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大；
（2）若要進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，電解液c選用CuSO₄溶液，粗銅做陽(yáng)極，銅失電子生成銅離子，純銅做陰極，溶液中的銅離子在陰極得到電子生成銅；依據(jù)精煉過(guò)程中原理和電極反應(yīng)方向選項(xiàng)進(jìn)行判斷，
a．電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
b．在電解精煉過(guò)程中，陽(yáng)極上金屬放電；
c．溶液中Cu²⁺向陰極移動(dòng)；
d．在陽(yáng)極的底部產(chǎn)生陽(yáng)極泥，可回收貴金屬；
（3）依據(jù)電電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算陽(yáng)極生成氣體體積；
（4）該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以只能設(shè)計(jì)成電解池，失電子的金屬作陽(yáng)極，反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．依據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)電解池，銅做陽(yáng)極，陰極上通入氧氣得到電子生成氫氧根離子，在酸溶液中生成水．

解答： 解：（1）惰性電極電解氯化鈉溶液，陽(yáng)極上是氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極B上是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大，B附近溶液遇到酚酞變紅色，電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：B；2NaCl+2H₂O  

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）①根據(jù)電流方向知，a是電源正極，b是電源負(fù)極，電解精煉中，A和電源正極相連，是陽(yáng)極，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，則A極材料是粗銅，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺；
②a是電源正極，b是電源負(fù)極，電解精煉中，B和電源負(fù)極相連，是陰極，純銅作陰極，因此B電極的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③a．電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，還有部分轉(zhuǎn)化為熱能，故a錯(cuò)誤；
b．在電解精煉過(guò)程中，陽(yáng)極上金屬放電，所以電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產(chǎn)生，故b正確；
c．溶液中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，Cu²⁺向陰極移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；
d．在陽(yáng)極的底部可回收貴金屬，如Ag、Pt、Au，故d正確；
故選bd；
（3）電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，生成1mol氧氣需要4mol電子；生成12.8gCu轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

12.8g

64g/mol

×2=0.4mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得陽(yáng)極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=

0.4mol

4

×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：2.24；
（3）該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以只能設(shè)計(jì)成電解池，失電子的金屬作陽(yáng)極，反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為電解池，其電解質(zhì)溶液需用稀硫酸，陽(yáng)極材料是用銅，陰極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理，正確判斷陰陽(yáng)極是解本題關(guān)鍵，注意根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算陽(yáng)極上生成氣體的體積，題目難度中等．