Question

電化學原理對于化學反應的研究有著極其重要的作用．

（1）在銅的精煉及電鍍工業中：
①如果用電解方法精煉粗銅，電解液選用CuSO₄溶液，則陽極的電極材料是

 

，通電一段時間后，電解液中的c（Cu²⁺）

 

（填“變大”、“不變”或“變小”）．
②如果在鐵制零件上鍍銅，則陰極的電極材料是

 

，電極反應式是

 

．
（2）某廠生產的氫氧化鉀溶液中常含有某些K₂SO₄、K₂CO₃等雜質．通過如圖乙所示的電解裝置可將其提純
①通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因

 

．
②除去雜質后的氫氧化鉀溶液從出口

 

（填寫“A”或“B”）導出．
（3）“節約能源，降低成本”是工業生產的重要課題．圖甲中的設計能夠有效降低氯堿工業的成本（電極已省略）．
①圖中X是

 

（填化學式），檢驗該產物的方法是

 

．圖示中氫氧化鈉溶液的質量分數a%、b%、c%由大到小的順序是

 

．
②寫出燃料電池中負極上發生的電極反應式

 

．
③該設計的主要節（電）能之處在于

 

（寫出1點）．

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）依據電解精煉銅的原理分析，粗銅做陽極，精銅做陰極，含銅離子的鹽溶液做電解質溶液；電鍍原理是鍍層金屬做陽極，待鍍物質做陰極，含鍍層金屬離子的電解質溶液；
（2）氫氧化鉀溶液中常含有某些K₂SO₄、K₂CO₃等雜質，利用電解裝置將其提純；
①通電過程中陰極是溶液中氫離子得到電子發生還原反應生成氫氣，水電離出的氫氧根離子濃度增大，溶液PH中增大；
②分析裝置圖，氫氧化鉀溶液在陰極附近生成，陽離子交換膜只允許陽離子通過；
（3）①分析流程圖可知X是陽極區生成的氯氣，檢驗氯氣的方法是利用其氧化性使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍驗證，陰極電解池和燃料電池原理和反應時溶液濃度變化分析判斷氫氧化鈉溶液的質量分數大小；
②生成的Y為氫氣，在空氣中燃燒設計成燃料電池，燃料在負極失電子發生氧化反應，氧氣在陰極得到電子發生還原反應；
③燃料電池降低能耗，補充電解池消耗的能量，提高產出堿液的濃度．

解答： 解：（1）①如果用電解方法精煉粗銅，電解液選用CuSO₄溶液，則陽極的電極材料是粗銅，粗銅中韓喲普的其他雜志金屬通電也會失電子，溶液中銅離子在陰極得到電子發生還原反應，陽極電子守恒可知，溶液中銅離子濃度減小；
故答案為：粗銅； 變小； 
②如果在鐵制零件上鍍銅，則陰極的電極材料是鐵制零件，溶液中銅離子得到電子發生還原反應，電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
故答案為：鐵質零件，Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）①通電過程中陰極是溶液中氫離子得到電子發生還原反應生成氫氣，是水電離出的H⁺發生電極反應：2H⁺+2e ^-=H₂↑水電離出的氫氧根離子濃度增大，
故答案為：水電離出的H⁺發生2H⁺+2e ^-=H₂↑而使溶液中c（OH^-）增大；
②分析裝置圖，氫氧化鉀溶液在陰極附近生成，陽極區陽離子通過離子交換膜移向陰極區，所以在陰極區得到氫氧化鉀溶液，除去雜質后的氫氧化鉀溶液從B出口得到；
故答案為：B；
（3）①分析圖甲可知電解池中是電解飽和食鹽水，生成的Y氣體和空氣組成燃料電池，說明是氫氣，證明X為陽極上生成的氯氣，檢驗氯氣的方法是用濕潤的淀粉KI試紙檢驗該氣體，試紙變藍，說明產物為Cl₂，a處是電解飽和食鹽水生成的氫氧化鈉溶液分別加入燃料電池的電極室，其中負極電極反應是氫氣失電子生成氫離子在堿溶液中生成水，消耗氫氧根離子，正極區是氧氣得到電子發生還原反應生成氫氧根離子，氫氧化鈉濃度增大，所以質量分數為b%＞a%＞c%；
故答案為：Cl₂；用濕潤的淀粉KI試紙檢驗該氣體，試紙變藍，說明產物為Cl₂，b%＞a%＞c%； 
②燃料電池中負極上發生的電極反應式是氫氣失電子發生的氧化反應，電極反應為：H₂-2e^-+2OH=2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH=2H₂O；
③圖示方向可知燃料電池降低能耗，補充電解池消耗的能量，提高產出堿液的濃度，
故答案為：燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產出堿液的濃度；降低能耗；回答其中一種．

點評：本題考查了原電池、電解池原理的分析應用，主要是電極判斷，電極反應的分析應用，注意圖中的轉化關系和反應特征，溶液酸堿性判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．