(16分)電解原理在化學工業(yè)中有廣泛的應用。如圖表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導線與直流電源相連。請回答以下問題:
(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,
實驗開始時,同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液,則:
①電解池中X電極上的電極反應是 ,
在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 。
②Y電極上的電極反應 ,
檢驗該電極反應產(chǎn)物的方法是 。
(2)若X和Y仍均為惰性電極,a為CuSO4溶液,則電解時的化學反應方程式為_____
_________________________。通過一段時間后,向所得溶液中加入16gCuO粉末,恰好恢復到電解前的濃度和pH,則電解過程中轉移的電子的物質的量為__________。
(3) 如果用電解方法精煉粗銅,電解液a選用CuSO4溶液,則:
①X電極的材料是___________,電極反應式是_________________________。
②Y電極的材料是___________,電極反應式是_________________________。
(說明:雜質發(fā)生的電極反應不必寫出)
(1)①2H+ + 2e—= H2↑ (2分) 有氣泡產(chǎn)生,溶液變紅色 (1分)
②2Cl-—2e—=Cl2↑(2分) 用濕潤的淀粉KI試紙 (1分)
(2) 0.4mol(2分)
(3)①精銅(1分),Cu2+ + 2e— = Cu (2分)
②粗銅(1分),Cu — 2e— = Cu2+(2分)
解析:(1)惰性電極電解飽和食鹽水,陽極氯離子放電,生成氯氣,電極反應式為2Cl-—2e—=Cl2↑。陰極水電離出的氫離子放電生成氫氣,故陰極周圍顯堿性,電極反應式為2H+ + 2e—=H2↑。根據(jù)裝置可判斷,X是陰極,Y是陽極。氯氣具有強氧化性,可以濕潤的淀粉KI試紙檢驗。
(2)惰性電極電解CuSO4溶液時,陽極OH-放電,生成氧氣,陰極銅離子放電析出單質銅,總的反應式為CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4。16gCuO是0.2mol,這說明反應中析出了0.2mol銅,所以轉移電子的物質的量是0.4mol。
(3)粗銅提純時,粗銅應作陽極,精銅作陰極,硫酸銅溶液作電解液。Y是陽極,X是陰極,所以電極反應式分別為Cu — 2e— = Cu2+、Cu2+ + 2e— = Cu。
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方案 | X | Y | a溶液 |
A | 銀 | 石墨 | AgNO3 |
B | 銀 | 鐵 | AgNO3 |
C | 鐵 | 銀 | Fe(NO3)3 |
D | 鐵 | 銀 | AgNO3 |
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