Question

【题目】电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：

(1)外接直流电源中A为____极，甲中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，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为______________。

(2)现用丙装置给铜件镀银，H为______(填“镀件”还是“镀层”)，当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________。

(3)电解一段时间后，发现丁中Y极附近溶液红褐色加深，则Fe(OH)3胶粒带____（填“正”或“负”）电荷。

Answer 1

【答案】正 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 0.8mol 镀件 5.4g 正

【解析】

将直流电源接通后，F极附近呈红色，可知道氢离子在该电极放电，所以F是阴极，E是阳极，则电源电极A是正极，B是负极，并得到其他各个电极的名称，在同一串联电路中电子转移数目相等，结合电镀要求判断镀件、镀层；对于Fe(OH)3胶体来说，胶粒带正电荷，会向负电荷较多的电极方向移动，据此分析解答。

将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是溶液中H+在该电极放电，所以F电极是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极。

(1)根据上述分析可知：A是电源正极，B是电源的负极，在甲中，C是阳极，D是阴极。在该溶液中阴离子有OH-、SO42-，放电能力：OH->SO42-， C电极发生反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O；阳离子有Cu2+、H+，放电能力Cu2+>H+，所以在D电极发生反应：Cu2++2e-=Cu，电解时总反应方程式为：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，电解的化学反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，通电后加入0.2molCu(OH)2(相当于CuO和H2O)后溶液与电解前相同，根据铜元素守恒，所以析出金属铜的物质的量是0.2mol，阴极反应是：2Cu2++4e-→2Cu，当析出金属铜的物质的量是0.2mol时，则转移的电子是0.4mol，当电解掉0.2mol水时，转移电子是0.4mol，总共转移电子是0.8mol；

(2)电镀装置中，镀层金属必须作阳极连接电源的正极，镀件作阴极，连接电源的负极，所以丙装置中H应该是镀件，G是镀层金属。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500mL)时，根据电极反应2H++2e-=H2↑，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/L×0.5L=0.05mol，转移电子的物质的量为0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量m(Ag)= 0.05mol× 108g/mol=5.4g；

(3)电源B电极为负极，则Y电极为阴极，阴极上负电荷较多，电解一段时间后，发现丁中Y极附近溶液红褐色加深，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，说明Fe(OH)3胶粒带正电荷。