Question

电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y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)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①在X极附近观察到的现象是_________________________________________。

②Y电极上的电极反应式为___________________________________。

(2)如用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则

①X电极的材料是_______，电极反应式为__________________________。

②Y电极的材料是_______

(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是_____________________。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因________________。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口________(填写“A”或“B”)导出。

Answer

放出气体，溶液变红 2Cl-- 2e-＝Cl2↑ 纯铜 Cu2++ 2e-＝Cu 粗铜 4OH--4e-＝2H2O+O2↑ H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大 B

【解析】

根据电解原理：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。电解精炼金属时，粗金属作阳极，纯金属作阴极。电解槽内装有阳离子交换膜，只允许阳离子通过，即钾离子可以通过。以此分析解答本题。

(1)惰性电极电解饱和氯化钠溶液，电极X与电源负极相连，X是阴极，阴极发生还原反应，其反应式为2H++ 2e-＝H2↑，同时生成氢氧根离子，此处溶液呈碱性，遇酚酞变红；电极Y与电源的正极相连，Y是阳极，阳极发生氧化反应，其反应式为2Cl-- 2e-＝Cl2↑，检验氯气可以把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。

(2)用电解法精炼铜时，必须用粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，装置中，电极X是阴极，电极Y是阳极，所以X电极材料为纯铜，发生还原反应，其反应式为Cu2++ 2e-＝Cu，Y电极材料为粗铜，发生氧化反应，其反应式为Cu - 2e-＝Cu2+；

(3)①由题意知，电解槽内装有阳离子交换膜，只允许阳离子通过，即钾离子可以通过，阳极发生氧化反应，其反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；

②阴极发生还原反应，其反应式为2H++ 2e-=H2↑，此处参加反应的氢离子来自水的电离，同时生成氢氧根离子，促进了水的电离，从而产生纯净的氢氧化钾，溶液pH增大

③根据以上分析可知除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口的B导出。