Question

電解原理在化學工業中有廣泛應用．如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連．請回答以下問題：
（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則
①電解池中X極上的電極反應式為

 

．
②Y電極上的電極反應式為

 

，
③該反應的總反應方程式是：

 

（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，則
①X電極的材料是

 

，電極反應式是

 

．
②Y電極的材料是

 

，電極反應式是

 

．
（3）若a為CuSO₄溶液，則電解時的化學反應方程式為

 

通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末，恰好恢復電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子的物質的量為

 

．
（4）若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當陽極產生的氣體672mL（標準狀況下）時，溶液的C（H⁺）=

 

（假設電解后溶液體積不變）．

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）電解飽和氯化鈉溶液時，由電源可知，X為陰極，Y為陽極，陽極上是氯離子離子失電子，陰極上是氫離子得電子；
（2）根據電解精煉銅的工作原理知識來回答；
（3）若a為CuSO₄溶液，則X電極上銅離子放電，當銅離子放電完全后，氫離子再放電；Y電極上氫氧根離子放電；通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末能使溶液恢復原狀，相當于加入0.2molCuO、0.2molH₂O，根據氧氣和轉移電子之間的關系式計算；
（4）若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先氯離子放電后氫氧根離子放電，假設陽極上氯離子完全放電，則生成n（Cl₂）=

1

2

n（NaCl）=0.02mol，當陽極產生的氣體672mL（標準狀況下）時，生成氣體的物質的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol＞0.02mol，在陽極上還有氧氣生成，生成氧氣的物質的量為0.01mol，陽極上轉移電子的物質的量=2n（Cl₂）+4n（O₂）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，陰極上銅離子完全放電時轉移電子的物質的量=2×0.04mol=0.08mol，所以陰極上氫離子不放電，根據生成氧氣的量計算c（H⁺）．

解答： 解：（1）①和電源的負極相連的電極X極是陰極，該電極上氫離子發生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②和電源的正極相連的電極Y極是陽極，該電極上氯離子發生失電子的氧化反應，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
③陽極上是氯離子離子失電子，陰極上是氫離子得電子，電解總反應離子方程式為：2Cl^-+2H₂O═2H₂+Cl₂↑+2OH^-，故答案為：2Cl^-+2H₂O═2H₂+Cl₂↑+2OH^-；
（2）①電解方法精煉粗銅，X為陰極，電解池的陰極材料是純銅，電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：純銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；
②電解方法精煉粗銅，Y為陽極，電解池的陽極材料是粗銅，電極反應為：Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：粗銅；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）若a為CuSO₄溶液，則X電極上銅離子放電，當銅離子放電完全后，氫離子再放電，Y電極上氫氧根離子放電，所以電池反應式有2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑；通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末能使溶液恢復原狀，相當于加入0.2molCuO、0.2molH₂O，所以陰極上析出氫氣、Cu，根據原子守恒得n（H₂）=n（H₂O）=0.2mol，n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，
設生成0.2molCu轉移電子的物質的量為x、生成0.2mol氫氣轉移電子的物質的量為y，
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄轉移電子
                2mol          4mol
                0.2mol        x
2mol：4mol=0.2mol：x
x=

4mol×0.2mol

2mol

=0.4mol
2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑ 轉移電子
             2mol   4mol
             0.2mol y
2mol：4mol=0.2mol：y
y=

4mol×0.2mol

2mol

=0.4mol，
所以轉移電子的物質的量=xmol+ymol=0.4mol+0.4mol=0.8mol；
故答案為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑；0.8mol；
（4）若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先氯離子放電后氫氧根離子放電，假設陽極上氯離子完全放電，
則生成n（Cl₂）=

1

2

n（NaCl）=0.02mol，當陽極產生的氣體672mL（標準狀況下）時，生成氣體的物質的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol＞0.02mol，
在陽極上還有氧氣生成，生成氧氣的物質的量為0.01mol，陽極上轉移電子的物質的量=2n（Cl₂）+4n（O₂）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，
陰極上銅離子完全放電時轉移電子的物質的量=2×0.04mol=0.08mol，
所以陰極上氫離子不放電，當陽極上生成氧氣時，同時陽極附近有氫離子生成，電池反應式為2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺，
根據氧氣和氫離子的關系式得n（H⁺）=4n（O₂）=0.04mol，
則C（H⁺）=

0.04mol

0.4L

=0.1mol/L，
故答案為：0.1mol/L．

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電解池的陰陽極是解答的關鍵，并熟悉電極反應及離子的放電順序來解答，題目難度中等．