Question

17．下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ溶液体积均为100mL，a、b和d均为Pt电极．电解过程中，电极b和d质量均增大．
（1）M是电池的正极（填正、负、阴、阳）
（2）若X是AgNO₃，试写出a极电极反应式：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，当b极增重0.108g时，忽略溶液体积变化，此时溶液的pH=2．
（3）若用Ⅱ进行铜的精炼，电极c的材料试粗铜，d极电极方程式为Cu²⁺+2e^-=Cu．

Answer 1

分析 （1）a、b和d均为Pt电极，则在电解过程中不参加反应，由于电极b和d质量均增大，说明这是溶液中的金属离子发生还原反应，在阴极析出金属单质导致，在电解池中与阴极相连的是电源的负极，从而得出M是电源的正极；
（2）根据装置可分析，电极a为阳极，b为阴极，c为阳极，d为阴极，结合电解原理，分析溶液中离子放电顺序，判断电极反应以及计算溶液中氢离子的浓度；
（3）铜的精炼时，让粗铜做阳极，发生氧化反应，产生铜离子、二价铁离子等，电解质溶液是含铜离子的溶液，在阴极铜离子得电子发生还原反应得到精铜．

解答 解：（1）a、b和d均为Pt电极，则在电解过程中不参加反应，由于电极b和d质量均增大，说明这是溶液中的金属离子发生还原反应，在阴极析出金属单质导致，在电解池中与阴极相连的是电源的负极，从而得出M是电源的正极，
故答案为：正；
（2）与电源正极相连的是电解池的阳极，与电源负极相连的是电解池的阴极，所以电极a为阳极，b为阴极，c为阳极，d为阴极，若X是AgNO₃，则溶液中有这些离子：Ag⁺、H⁺、OH^-、NO₃^-，在阳极OH^-比NO₃^-先放电，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
b极增重是因为在阴极银离子先放电，得电子产生银单质，电极反应为：Ag⁺+e^-=Ag，银的质量为0.108g，则物质的量为0.001mol，根据总反应式：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，
4Ag～4H⁺，可知b极增重0.108g时，氢离子产生0.001mol，所以氢离子的浓度c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）}{V}$=$\frac{0.001mol}{0.1L}$=0.01mol•L^-1，则溶液的PH=-lgc（H⁺）=2，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑； 2；
（3）铜的精炼时，让粗铜做阳极，发生氧化反应，产生铜离子、二价铁离子等，所以电极c的材料是粗铜，电解质溶液是含铜离子的溶液，在阴极（d极）铜离子得电子发生还原反应得到精铜，d极电极方程式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：粗铜； Cu²⁺+2e^-=Cu．

点评 本题考查了电解原理的分析应用，主要是电极反应，溶液中离子放电顺序的判断，电极反应书写方法和PH值的计算，掌握基础是关键，题目难度中等．