Question

3．如圖所示為相互串聯的甲、乙兩個電解池，試回答：
（1）若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，則A極的電極材料為鐵，應選用的電解質溶液是AgNO₃，B極的電極反應式為Ag-e^-=Ag⁺．
（2）乙池中若滴入少量酚酞試液，開始電解一段時間，電極附近呈紅色的是鐵極．（填“鐵”或“石墨”）
（3）若甲池陰極質量變化為43.2克，則乙槽中陽極上放出的氣體在標況下的體積是4480 ml．忽略乙槽中溶液體積的變化，則電解后所得溶液的物質的量濃度為1mol/L，其PH值等于14．（不考慮氣體在水中的溶解）．

Answer 1

分析 根據電源的正負極可判斷A、B、Fe、石墨分別為電解池的陰極、陽極、陰極、陽極，在陰極上發生還原反應，在陽極上發生氧化反應，乙池反應中陰極：2H₂O+2e^-═H₂↑+20H^-，陽極：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，若甲為用電解原理給鐵片鍍銀的裝置，陰極反應為：Ag⁺+e^-=Ag，陽極反應為：Ag-e^-=Ag⁺，電解質溶液應選與鍍層具有相同金屬離子的可溶性鹽溶液，根據電極反應以及兩個串聯電解池轉移電子數目相等計算．

解答 解：根據電源的正負極可判斷A、B、Fe、C分別為電解池的陰極、陽極、陰極、陽極，在陰極上發生還原反應，在陽極上發生氧化反應，
（1）在鐵片上鍍銀時，鍍層金屬銀為電解池的陽極，陽極上的電極反應式為Ag-e^-=Ag⁺，鍍件金屬鐵為電解池的陰極，陰極上的電極反應式Ag⁺+e^-=Ag，電解質溶液含有鍍層金屬離子，應為可溶性硝酸銀溶液．
故答案為：鐵；AgNO₃；Ag-e^-=Ag⁺；
（2）乙池中是電解飽和食鹽水，溶液中的氫離子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣，破壞了水的電離平衡，氫氧根離子濃度增大，遇酚酞變紅；是Fe電極附近變紅；
故答案為：鐵；
（3）甲槽陰極反應為Ag⁺+e^-=Ag，陰極增重43.2g，應為銀的質量，n=$\frac{43.2g}{108g/mol}$=0.4 mol，
轉移的電子為0.04mol，兩個電解池串聯，轉移的電子數目相等，乙槽陽極反應為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，轉移的電子為0.4mol時，在陽極上生成氣體的物質的量為0.2mol，放出氣體在標準狀況下的體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L=4480mL．
乙池的電池反應式為2NaCl+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，所以新生成的溶質為氫氧化鈉，設氫氧化鈉的物質的量為x，則
   2NaCl+2H₂O=Cl₂↑+2NaOH+H₂↑  轉移電子
                                 2mol           2mol
                                  x            0.4mol 
所以x=0.4mol
氫氧化鈉的物質的量濃度C=$\frac{0.4mol}{0.4L}$=1mol/L，c（H⁺ ）=$\frac{Kw}{C（O{H}^{-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1}$mol/L=1×10^-14mol/L，則pH=14，
故答案為：4480； 1mol/L；14．

點評 本題考查電解池的工作原理，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目難度不大，本題注意電極反應式的書寫以及串聯電解池轉移電子相等的特點．