Question

在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極，圓筒內還放有一根下端彎成環狀的玻璃攪棒，可以上下攪動液體，裝置如圖。接通電源，陽極周圍的液體呈現棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止通電，取出電極，用攪棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無色。根據上述實驗回答：

（1）陽極上的電極反應式為______________________________________。

（2）陰極上的電極反應式為______________________________________。

（3）原上層液體是_______________________。

（4）原下層液體是_______________________。

（5）攪拌后兩層液體顏色發生變化的原因是__________________________。

（6）要檢驗上層液體中含有的金屬離子，其方法是__________，現象是______________。

Answer 1

解析：（1）使用惰性電極（石墨）電解溶液時，陽極上離子按照I^－、Br^－、Cl^－、OH^－順序失電子，結合題目給出的“下層液體呈紫紅色”，可知這里是I^－離子失電子生成I₂。所以陽極反應是：2I^-－2e^-==I₂。

（2）電解時，陰極發生得電子反應，溶液中能得電子變成氣體的只有H⁺，生成H₂。所以負極反應是：2H⁺+2e^－====H₂↑。

（3）兩種無色的互不相溶的中性溶液，一為水溶液，一為有機溶劑。根據對電解過程的分析，反應會產生I₂，最后I₂會被有機溶劑萃取。因為最后下層液體呈紫紅色，所以有機溶劑密度比水大。上層的水溶液應該為含I^－的鹽溶液，例如KI溶液、NaI溶液等。下層液體為CCl₄、CHCl₃等密度比水大的有機溶劑。

（4）見（3）的分析。

（5）I₂在有機溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度，所以絕大部分I₂都轉移到有機溶劑中，有機溶劑顯示出紫紅色。

（6）可以通過焰色反應來檢驗。若前面填KI，則這里正確的方法是：用鉑絲蘸取少量溶液放在無色火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃可觀察到火焰呈紫色（其他合理答案也可。例如，若③中答NaI水溶液，這里答火焰呈黃色）

答案：（1）2I^－－2e^－====I₂ 

（2）2H⁺+2e^－====H₂↑ 

（3）KI（或NaI等）水溶液 

（4）CCl₄（或CHCl₃等）

（5）I₂在CCl₄中的溶解度大于在水中的溶解度，所以絕大部分I₂都轉移到CCl₄中

（6）焰色反應透過藍色鈷玻璃觀察火焰呈紫色（其他合理答案也可。例如，若③中答NaI水溶液，這里答火焰呈黃色。）