Question

电解原理在化学工业中有广泛应用．右图表示一个电解池，装有电解液c；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：
（1）如要进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，电解液c选用CuSO₄溶液，则：
①A电极的材料是______，电极反应式是______．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
②下列说法正确的是______．
a．电能全部转化为化学能
b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al³⁺、Zn²⁺产生
c．溶液中Cu²⁺向阳极移动
d．在阳极的底部可回收Ag、Pt、Au等金属
（2）用惰性电极电解CuSO₄溶液．若阴极析出Cu的质量为12.8g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为______L．
（3）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用______，阳极材料是用______，阴极电极反应式为______．

Answer

（1）①根据电流方向知，a是正极，b是负极，电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极；
②a．电能不能全部转化为化学能；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电；
c．溶液中Cu2+向阴极移动；
d．在阳极的底部可回收不活泼金属；
（2）根据转移电子相等计算；
（3）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应．
【解析】
（1）①根据电流方向知，a是正极，b是负极，电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，
A是阳极，则A极材料是粗铜，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，
故答案为：粗铜；Cu-2e-=Cu2+；
②a．电能不能全部转化为化学能，还有部分转化为热能，故错误；
b．在电解精炼过程中，阳极上金属放电，所以电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生，故正确；
c．溶液中Cu2+向阴极移动，故错误；
d．在阳极的底部可回收不活泼金属，如Ag、Pt、Au，故正确；
故选bd；
（2）电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，生成1mol氧气需要4mol电子，根据转移电子相等得阳极上产生的气体在标准状况下的体积=×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：2.24；
（3）该反应不能自发进行，所以只能设计成电解池，失电子的金属作阳极，反应方程式中溶液为电解质溶液，阴极上得电子发生还原反应，所以若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用稀硫酸，阳极材料是用 铜，阴极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，
故答案为：硫酸溶液；铜；O2+4H++4e-=2H2O．