Question

（19分）電解原理在化學工業中有廣泛應用。右圖表示一個電解池，裝有電解液c ；A、B是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：

（1）若A、B都是惰性電極，c是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：

① B是          極（填“陰”或“陽”） B極逸出                 （填：黃綠或無色）氣體，同時B極附近溶液呈            色。　

② 電解池中A極上的電極反應式為                     。

B極上的電極反應式為                     。

（2）如要進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉，電解液c選用CuSO₄溶液，則：

① A電極的材料是     ，電極反應式是  　　　　                       。

② B電極的材料是     ，電極反應式是                                。

（說明：雜質發生的電極反應不必寫出）

③下列說法正確的是________。

a．電能全部轉化為化學能

b．在電解精煉過程中，電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產生

c．溶液中Cu^2＋向陽極移動

d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬

（3）用惰性電極電解CuSO₄溶液。若陰極析出Cu的質量為12.8 g ，則陽極上產生的氣體在標準狀況下的體積為            L 。

（4）利用反應2Cu＋O₂＋2H₂SO₄===2CuSO₄＋2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應設計為電解池，其電解質溶液需用         　　，陽極材料是用　　　　，陰極電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

 

Answer 1

【答案】

（共19分）（電極方程式2分其余各1分）　　

（1）① 陰極、 無色、　 紅

② 2Cl^-－2 e^- === Cl₂↑　、2H⁺+ 2e^-=== H₂↑或2 H₂O+ 2e^- = H₂↑+2OH^-

（2）① 粗銅、Cu－2e^-=== Cu²⁺② 精銅、Cu²⁺＋2e^-===Cu　　③ b、d

（3）2.24

（4）H₂SO₄（aq）、　Cu、　O₂ +2 H₂O+ 4e^- = 4OH^-　　(物質用文字敘述也可以)　

【解析】考查電化學的應用。

（1）①根據電流的方向可知，A與電源的正極相連，作陽極，B電極和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電生成氫氣，電極反應式是2H⁺ +2e^– == H₂↑。同時陰極溶液中的水的電離平衡被破壞，所以陰極周圍溶液顯堿性，溶液呈紅色。

②A電極是陽極，溶液中的氯離子放電，生成氯氣，電極反應式是2Cl^-－2 e^- === Cl₂↑。

③陰極還產生氫氧化鈉，所以總的反應式是2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑。

（2）①粗銅精煉時，粗銅和電源的正極相連，作陽極，失去電子，所以A電極是粗銅，電極反應式是Cu－2e^-=== Cu²⁺。

②純銅和電源的負極相連，作陰極，溶液中的銅離子放電，所以B電極是純銅，電極反應式是Cu²⁺ +2 e^–＝ Cu。

③a不正確，電能還轉化為熱能；由于粗銅中含有雜質鋅鐵等活潑的金屬，因此這些金屬首先失去電子，所以選項b正確；陽離子向陰極移動，選項c不正確；Ag、Pt、Au等金屬金屬性弱于銅的，所以不能被電解，形成陽極泥，選項d正確，答案選bd。

（3）陰極析出Cu的質量為12.8 g ，則轉移電子的物質的量是，則根據電子的得失守恒可知，則陽極上產生的氧氣的物質的量是0.1mol，氣體在標準狀況下的體積是2.24L。

（4）根據總的反應時可知，電解質應該是硫酸；銅失去電子，所以陽極材料是銅；陰極是氧氣得到電子，電極反應式是O₂ +2 H₂O+ 4e^- = 4OH^-。