Question

（10分）
（1）高纯铜（纯度可达99.99%）广泛应用于电器工业。某粗铜样品中含Fe、Ni、Ag、Au等四种金属杂质，可用电解法进行精炼制得高纯铜。
请在如图中标明电极材料和电解质溶液的名称

已知Ni的金属活动性介于Fe和Sn之间。则精炼完成后，在阳极底部的沉积物中可回收到的金属为 ________（填化学式）。
（2）若在实验室中完成此实验，可用铅蓄电池做电源。铅蓄电池的电池总反应式为：
2PbSO₄+2H₂O  Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-

在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按上图所示连接进行充电，充电一段时间后，则在A电极上生成__________（填化学式），B电极上生成________（填化学式）；充电完毕，铅蓄电池的正极是________极（填“A”或“B”）
（3）在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色稀溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重0.16 g。请回答下列问题：

①B电极的反应式_____________________。
②原溶液的物质的量浓度是_________________；电解后溶液的pH为 ________。（假设电解前后溶液的体积不变）

Answer 1

（1）左　精铜　　右　粗铜　硫酸铜溶液   Ag、Au
（2）Pb　　　 PbO₂　　　 B　
（3）①4OH^――4e^－＝2H₂O＋O₂↑   ②0.005mol/L　　　　 2

考查电化学原理的应用
（1）粗铜精炼时，粗铜和电源的正价相连，作阳极。纯铜和电源的负极相连，作阴极，电解质溶液是硫酸铜溶液。纯铜中含有的杂质铁和镍的活泼性均强于铜的，所以二者首先失去电子。银和金的活泼性弱于铜的，在铜存在的条件下，二者不可能失去电子，二者最终形成阳极泥。
（2）根据装置图可判断A和电源的负极相连，作阴极，得到电子发生还原反应，电极反应式
为PbSO₄＋2e^－＝Pb+SO₄^2－。B和电源的正极相连，作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为PbSO₄－2e^－+ 2H₂O = PbO₂ + 4H⁺ +SO₄^2－。所以A极生成铅，B极生成二氧化铅，因此蓄电池的正负极的极性将对换，即B将是正极。
（3）根据溶液显蓝色，以及析出红色的固态物质可判断，该固态物质一定是铜，铜；离子在阴极达到电子，析出铜单质，电极反应式为Cu^2＋＋2e^－＝Cu。则B极是阳极，且生成的气体是无色的，所以是溶液中OH^―放电，失去电子，发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH^――4e^－＝2H₂O＋O₂↑。电极增重0.16 g，即铜是0.16g，物质的量为，所以原溶液的浓度为。每消耗1mol铜离子，则同时生成2mol氢离子，所以氢离子的浓度为0.005mol/L×2＝0.11mol/L，因此pH＝2。