Question

电解原理在化学工业中有广泛应用．如图表示一个电解池，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电解池中X极上的电极反应式为                     ．

②Y电极上的电极反应式为                             ，

③该反应的总反应方程式是：                                ^﹣

（2）如要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     ，电极反应式是                        ．

②Y电极的材料是                ，电极反应式是                   ．

（3）若a为CuSO₄溶液，则电解时的化学反应方程式为                             、                          通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为                  ．

（4）若电解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，溶液的C（H⁺）=                （假设电解后溶液体积不变）．

Answer

（1） ①2H++2e﹣=H2↑；

②2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；

③2Cl﹣+2H2O═2H2+Cl2↑+2OH﹣；

（2）①纯铜；Cu2++2e﹣=Cu；

②粗铜；Cu﹣2e﹣=Cu2+；

（3）2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O O2↑+2H2↑；0.8mol；

（4）0.1mol/L．

【解析】

试题分析：（1）①和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e﹣=H2↑，②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，③阳极上是氯离子离子失电子，阴极上是氢离子得电子，电解总反应离子方程式为：2Cl﹣+2H2O═2H2+Cl2↑+2OH﹣。

（2）①电解方法精炼粗铜，X为阴极，电解池的阴极材料是纯铜，电极反应为

Cu2++2e﹣=Cu，②电解方法精炼粗铜，Y为阳极，电解池的阳极材料是粗铜，电极反应为：Cu﹣2e﹣=Cu2+，

（3）若a为CuSO4溶液，则X电极上铜离子放电，当铜离子放电完全后，氢离子再放电，Y电极上氢氧根离子放电，所以电池反应式有

2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O O2↑+2H2↑；通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）2粉末能使溶液恢复原状，相当于加入0.2molCuO、0.2molH2O，所以阴极上析出氢气、Cu，根据原子守恒得n（H2）=n（H2O）=0.2mol，n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，

设生成0.2molCu转移电子的物质的量为x、生成0.2mol氢气转移电子的物质的量为y，

2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4转移电子

2mol 4mol

0.2mol x

2mol：4mol=0.2mol：x

x==0.4mol

2H2O O2↑+2H2↑ 转移电子

2mol 4mol

0.2mol y

2mol：4mol=0.2mol：y

y==0.4mol，

所以转移电子的物质的量=xmol+ymol=0.4mol+0.4mol=0.8mol；

（4）若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，阳极上先氯离子放电后氢氧根离子放电，假设阳极上氯离子完全放电，

则生成n（Cl2）=n（NaCl）=0.02mol，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，生成气体的物质的量==0.03mol＞0.02mol，

在阳极上还有氧气生成，生成氧气的物质的量为0.01mol，阳极上转移电子的物质的量=2n（Cl2）+4n（O2）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，

阴极上铜离子完全放电时转移电子的物质的量=2×0.04mol=0.08mol，

所以阴极上氢离子不放电，当阳极上生成氧气时，同时阳极附近有氢离子生成，电池反应式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+，

根据氧气和氢离子的关系式得n（H+）=4n（O2）=0.04mol，

则C（H+）==0.1mol/L，

考点：原电池和电解池的工作原理．.