Question

某同学设计一个电池(如图所示)，探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

（1）通入氢气的电极为________ (填正极或负极)，该电极反应式为________。

（2）石墨电极为________ (填阳极或阴极)，乙中总反应离子方程式为________；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是__________________________________。

（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）若甲中消耗0.01mol O₂，丙中精铜增重_________克。

Answer

负极 H2－2e－+2OH－=2H2O 阳极 2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑ 溶液中有气泡逸出,起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色 减小 1.28g

【解析】

（1）甲池为原电池，乙、丙池为电解池，甲池中燃料作负极，氧化剂作正极，书写电极反应式，

（2）书写电解饱和食盐水的离子方程式，再利用阳极是活泼金属电极则金属失去电子进行分析，

（3）电解精炼铜时粗铜作阳极，先是比铜活泼的金属失去电子，阴极是铜离子得到电子，致使溶液中铜离子浓度减小，

（4）根据关系式计算铜的物质的量，再计算质量。

（1）甲池为原电池，乙、丙池为电解池，H2作负极，O2作正极，因此通入氢气的电极为负极，该电极反应式为H2－2e－+2OH－=2H2O，

故答案为：负极；H2－2e－+2OH－=2H2O；

（2）C连的是正极，因此C电极为阳极，乙是电解饱和食盐水，其总反应离子方程式为2Cl－+2H2O2OH－+ H2↑+ Cl2↑；如果把铁电极和石墨电极交换，铁电极失去电子变为亚铁离子，阴极石墨电极氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生氢氧根，X为阳离子交换膜，则右侧的亚铁离子进入左侧与氢氧根离子生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁最终被氧化成红褐色的氢氧化铁，因此乙溶液左侧出现的现象是溶液中有气泡逸出，起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色，

故答案为：阳极；2Cl－+2H2O2OH－+ H2↑+ Cl2↑；溶液中有气泡逸出，起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色；

（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极开始是锌放电，锌反应完再是铜失电子，而阴极始终是铜离子得到电子，因此丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小，

故答案为：减小；

（4）根据电子守恒，得关系式2Cu ~O2

根据关系得出铜的物质的量为0.02 mol，质量m = nM = 0.02 mol×64g∙mol-1 = 1.28g

故答案为：1.28g。