Question

18．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NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：
①Y電極上的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑．在X極附近觀察到的現象是：有氣泡產生，溶液變紅．
檢驗Y電極產物的方法是：將濕潤的淀粉碘化鉀試紙接近出氣口，如果試紙變藍色就說明生成氯氣
②電解總反應離子方程式為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
（2）若X和Y仍均為惰性電極，a為CuSO ₄ 溶液，則電解時的化學反應方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄
多余．通過一段時間后，向所得溶液中加入16g CuO粉末，恰好恢復到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子的物質的量為0.4mol．
（3）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，則
①X電極的材料是純銅
②Y電極的電極反應式是Cu²⁺+2e^-=Cu（說明：雜質發生的電極反應不必寫出）
③假若電路中有0.04摩爾電子通過時，陰極增重1.28克．

Answer 1

分析 （1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，Y電極上氯離子放電生成氯氣，氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗，X電極上氫離子放電，同時該電極附近生成氫氧根離子；
（2）若X和Y仍均為惰性電極，a為CuSO ₄ 溶液，則Y電極上氫氧根離子放電生成氧氣，同時該電極附近生成氫離子，X電極上銅離子離子放電生成銅單質，據此分析判斷；
（3）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應該是粗銅、陰極是純銅，則X電極是純銅、Y電極是粗銅，陰極上銅離子放電．

解答 解：（1）①若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，Y電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣具有氧化性，能氧化碘離子生成碘單質，碘遇淀粉試液變藍色，所以氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗；X電極上氫離子放電，同時該電極附近生成氫氧根離子，所以在X極附近觀察到的現象是有氣泡產生，溶液變紅，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；有氣泡產生，溶液變紅；將濕潤的淀粉碘化鉀試紙接近出氣口，如果試紙變藍色就說明生成氯氣；
②X電極上氫離子放電，同時該電極附近生成氫氧根離子，Y電極上氯離子放電生成氯氣，所以電池反應式為2Cl^-+2H₂O  $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（2）若X和Y仍均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，則電解時的總化學反應方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，通電一段時間后，向所得溶液中加入16gCuO粉末，物質的量=$\frac{16g}{80g/mol}$=0.2mol，恰好恢復到電解前的濃度和pH，則生成的硫酸為0.2mol，反應的硫酸銅物質的量為0.2mol，轉移電子0.4mol，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.4mol；
（3）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應該是粗銅、陰極是純銅，則X電極是純銅、Y電極是粗銅，陰極上銅離子放電，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，所以若電路中有0.04摩爾電子通過時，陰極增重$\frac{0.04}{2}$×64=1.28g，故答案為：①純銅；②Cu²⁺+2e^-=Cu；③1.28．

點評 本題考查了電解原理的分析應用，主要是電極反應的書寫和電子守恒的計算應用，掌握基礎是關鍵．