Question

某研究性學習小組，為了探究電解池的工作原理，設計了下列實驗方案：用鐵片、銅片和石墨作電極，分別與下列溶液構成電解池，并連接直流電源．
（1）若電解質溶液為的足量的NaCl溶液，鐵片為陽極，石墨為陰極，則電極反應式分別為：鐵片：

 

，石墨：

 

；
（2）若電解質溶液為某未知濃度的CuSO₄溶液500ml，電極均為石墨，則電解一段時間后，兩電極上均產生4.48L的氣體，則陽極上發生的電極反應為

 

，原硫酸銅溶液的物質的量濃度為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）鐵片為陽極，屬于活潑電極，則該極上是電極本身失電子的過程，在陰極上是電解質中的陽離子得電子的過程；
（2）以惰性電極為電極，電解硫酸銅，在陽極上是陰離子失電子的氧化反應，根據電極反應和電子守恒可以進行計算．

解答： 解：（1）鐵片為陽極，屬于活潑電極，則該極上是電極本身失電子的過程，即Fe-2e^-=Fe²⁺，在陰極上是電解質中的陽離子得電子的過程，即2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑），故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑）；
（2）以惰性電極為電極，電解硫酸銅，在陽極上是陰離子失電子的氧化反應，即2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O），電解一段時間后，兩電極上均產生4.48L的氣體，即產生的氧氣和氫氣的物質的量都是0.2mol，在陰極上發生的電極反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，產生氫氣的物質的量都是0.2mol，轉移電子是0.4mol，根據反應：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，生成氧氣0.2mol，轉移電子是0.8mol，所以銅離子得電子是0.4mol，銅離子的物質的量是0.2mol，銅離子的濃度=

0.2mol

0.5L

=0.4mol/L，即硫酸銅的濃度是 0.4mol?L^-1．
故答案為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）；0.4mol?L^-1．

點評：本題考查電解池的工作原理知識，題目難度中等，注意根據電極反應式的書寫以及電子守恒的計算為解答該題的關鍵．