Question

（15分）电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，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。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

① Y电极上的电极反应式为                              。

在X极附近观察到的现象是                           。

②电解总反应离子方程式为                               。

（2）要在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，则：

① Y电极的材料是         （选填纯铁、纯铜或纯锌），电极反应式是              。电解液a选用         溶液，电解过程中其浓度            （选填增大、减小或不变）。

② 若电镀前X、Y两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为           mol。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因:

                                                                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）①2Cl^--2e^-=Cl₂↑（2分）     有气泡产生，溶液变红（2分）

②2Cl^- +2H₂O电解2OH^-+Cl₂↑+H₂↑（2分）

（2）①纯铜 （1分）Cu-2e^-=Cu²⁺ （2分） CuSO₄(其他合理答案也给分) （1分）不变（1分）② 0.08mol（2分）

  ③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿的环境中形成原电池，加速铁的腐蚀(其他合理答案也给分) （2分）

【解析】（1）由图，得：电子从外加电源的负极流向电解池的阴极X，溶液中的阴离子（Cl^－、OH^-）从阴极X移向阳极Y，再阳极Y发生失电子的反应，电子流回外加电源的正极；则溶液中的阳离子（Na⁺、H⁺）从阳极Y移向阴极X；

①故两极反应为：Y：2Cl^--2e^-=Cl₂↑（放电能力：Cl^－＞OH^-），X：2H⁺+2e^-= H₂↑（放电能力：H⁺＞Na⁺）因为消耗了H⁺，则水的电离平衡（H₂O H⁺+ OH^-）正向移动，使C（OH^-）增大，即C（OH^-）＞C（H⁺），故溶液变红；

②总化学方程式为2 NaCl +2H₂O电解2NaOH+Cl₂↑+H₂↑

（2）要在铁件的表面镀铜，则铁件作阴极，可用纯铜作阳极，故两极反应为:

①阳极：Cu-2e^-= Cu²⁺，Cu²⁺+2e^-= Cu，故电解过程中溶液中C（Cu²⁺）不变；

②设电镀前X、Y两电极的质量均为m g，依据电极反应式判断：设电解过程中阳极减少a g，则阴极就增加a g，即：(m+a)-(m-a)= 5.12 g，则a=2.56 g，n（Cu）=2.56 g/64g^.mol^-1=0.04 mol，Cu——2e^-，则n（e^-）=2 n（Cu）=0.08mol；

③镀层破损后，镀铜铁中，铁比铜活泼，故加速铁的腐蚀；

  镀层破损后，镀锌铁中，锌比铁活泼，故加速锌的腐蚀；