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

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  • 解题思路:(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,Y为阳极电极上氯离子放电生成氯气,氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,X为阴极电极上氢离子放电,同时该电极附近生成氢氧根离子,遇到酚酞试液会变红;

    (2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,阳极应该是粗铜、阴极是纯铜,则X电极是纯铜、Y电极是粗铜,阳极上主要是铜放电;

    (3)①根据得失电子判断反应类型;根据离子放电顺序书写阴极电极反应式;根据阴阳极上发生的电极反应式书写电池反应式;

    ②根据铜、氧气与转移电子的关系计算铜的质量、氧气的体积;根据氧气与氢离子的关系计算氢离子的浓度;

    ③根据溶解的铜、析出的铜与电子的关系计算,然后两数值相加即得电解后两铜片的质量差.

    (1)①若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,X为阴极电极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,同时该电极附近生成氢氧根离子,遇到酚酞试液会变红,故答案为:2H++2e-=H2↑;溶液会变红;

    ②Y电极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,氯气具有氧化性,能氧化碘离子生成碘单质,碘遇淀粉试液变蓝色,所以氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,

    故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口,如果试纸变蓝色就说明生成氯气;

    (2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,阳极应该是粗铜、阴极是纯铜,则X电极是纯铜、Y电极是粗铜,阳极上铜放电,电极反应式为

    Cu-2e-=Cu2+,故答案为:粗铜;Cu-2e-=Cu2+

    (3)①阴极上得电子,发生还原反应;阴极上铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力,所以阴极上析出铜,故电极反应式为Cu2++2e-═Cu;阳极上氢氧根离子失电子生成氧气,所以其电池反应方程式为2CuSO4+2H2O

    电解

    .

    2Cu+O2↑+2H2SO4

    故答案为:还原;Cu2++2e-═Cu;2CuSO4+2H2O

    电解

    .

    2Cu+O2↑+2H2SO4

    ②2CuSO4+2H2O

    电解

    .

    2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子

    2×64g 4mol

    6.4g 0.2mol

    所以铜的质量为6.4g;

    2CuSO4+2H2O

    电解

    .

    2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子

    22.4L 4mol

    1.12 L 0.2mol

    所以生成氧气的体积为1.12 L;

    2CuSO4+2H2O

    电解

    .

    2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子

    2mol4mol

    0.1mol 0.2mol

    所以硫酸的物质的量为0.1mol,氢离子的物质的量为 0.2mol,

    氢离子的物质的量浓度为c=[n/V]=[0.2mol/2.0L]=0.1mol/L.

    故答案为:6.4;1.12;0.1;

    ③当以铜片作电极时,阳极上铜失电子变成离子进入溶液,所以铜片质量减少;阴极上铜离子得电子生成铜单质,铜片质量增加,

    两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量.

    阳极 Cu-2e-═Cu2+

    64g 2mol

    6.4g 0.2mol

    所以阳极质量减少6.4g;

    阴极 Cu2++2e-═Cu

    2mol 64g

    0.2mol 6.4g

    所以阴极质量增加6.4g;

    所以两极质量相差 6.4g+6.4g═12.8g,

    故答案为:12.8.

    点评:

    本题考点: 电解原理;原电池和电解池的工作原理.

    考点点评: 本题考查原电池原理,涉及电极反应式的书写、氯气的检验等知识点,知道离子放电顺序及电极反应式的书写方法、氯气的检验方法及现象,学会应用电解池中氧化还原反应的得失电子守恒进行有关计算,根据方程式中各物质间的关系式计算即可,知道两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量是解③题的关键,题目难度不大.

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