Question

15．如圖中X是直流電源．Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質量相同的銅棒．接通電路后，發現d附近顯紅色．
（1）①電源上b為負極．
②Z槽中e為陽極．
③連接Y、Z槽線路中，電子流動的方向是d←e（用“→”或“←”填空）．
（2）①寫出c極上反應的電極反應式2Cl^--2e-=Cl₂↑．
②寫出Y槽中總反應化學方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
③寫出Z槽中e極上反應的電極反應式Cu-2e^-═Cu²⁺．
（3）①電解2min后，取出e、f，洗凈、烘干、稱量，質量差為2.56g，在通電過程中，電路中通過的電子為0.04mol．
②若Y槽中溶液體積為100mL（電解后可視為不變），槽中電解反應的速率v（OH^-）=0.2 mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 X為直流電源，Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質量相同的銅棒，接通電路后發現d附近顯紅色，則d附近生成氫氧根離子，則d極為電解池陰極，d電極上氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，c為陽極，c電極上氯離子放電，則a是直流電源正極，b是直流電源負極；電子從原電池的負極流向電解池的陰極，再到陽極，最后流入原電池的正極；結合電解池中兩極上的反應分析

解答 解：X為直流電源，Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質量相同的銅棒，接通電路后發現d附近顯紅色，則d附近生成氫氧根離子，則d極為電解池陰極，d電極上氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，c為陽極，c電極上氯離子放電，則a是直流電源正極，b是直流電源負極
（1）①由以上分析可知b為負極，故答案為：負；
②Z槽中e與原電池正極相連為陽極；故答案為：陽；
③連接Y、Z槽線路中，電子流動的方向是從e流向d，故答案為：←；
（2）①c為陽極，c電極上氯離子放電，c極上反應的電極反應式為：2Cl^--2e-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e-=Cl₂↑；
②Y槽中為惰性電極電解氯化鈉溶液，其總反應的化學方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
③Z槽中e極與電源正極相連為陽極，其電極反應式為Cu-2e^-═Cu²⁺，故答案為：Cu-2e^-═Cu²⁺．
（3）①設電路中轉移的電子為xmol，根據e極：Cu-2e^-=Cu²⁺，△m=64 得e極質量減輕：32x（g）；
f極：Cu²⁺+2e^-=Cu，△m=64 得f極質量增重：32x（g），所以有：32x+32x=2.56，得x=0.04mol，
故答案為：0.04；
②因為兩槽是串聯，電極上流過的電量相等，在電解氯化鈉溶液中，每流過1mol電子，溶液中就會產生1mol氫氧根離子，根據①可知，2min流過0.04mol電子，所以每分鐘溶液中產生的氫氧根的物質的量為0.02mol，所以槽中電解反應的速率v（OH^-）=$\frac{\frac{0.02mol}{0.1L}}{1min}$0.2mol/（L•min），故答案為：0.2 mol•L^-1•min^-1．

點評 本題考查學生電解池的工作原理知識，明確圖中電源的正負極確定以及電解池的陰陽極上的反應是解答的關鍵，并熟悉電極反應及離子的放電順序來解答，題目難度中等．