Question

（19分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液c ；A、B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A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：
① B是         极（填“阴”或“阳”） B极逸出                （填：黄绿或无色）气体，同时B极附近溶液呈           色。　
②电解池中A极上的电极反应式为                    。
B极上的电极反应式为                    。
（2）如要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，电解液c选用CuSO₄溶液，则：
① A电极的材料是    ，电极反应式是 　　　　                      。
② B电极的材料是    ，电极反应式是                               。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
③下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al³⁺、Zn²⁺产生
c．溶液中Cu^2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液。若阴极析出Cu的质量为12.8 g ，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为           L 。
（4）利用反应2Cu＋O₂＋2H₂SO₄===2CuSO₄＋2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用        　　，阳极材料是用　　　　，阴极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Answer 1

（共19分）（电极方程式2分其余各1分）　　
（1）①阴极、无色、　红
② 2Cl^-－2 e^-=== Cl₂↑　、2H⁺+ 2e^-=== H₂↑或2 H₂O+ 2e^- = H₂↑+2OH^-
（2）①粗铜、Cu－2e^-=== Cu²⁺②精铜、Cu²⁺＋2e^-===Cu　　③ b、d
（3）2.24
（4）H₂SO₄（aq）、　Cu、　O₂ +2 H₂O+ 4e^- = 4OH^-　　(物质用文字叙述也可以)　

考查电化学的应用。
（1）①根据电流的方向可知，A与电源的正极相连，作阳极，B电极和电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H⁺ +2e^– ="=" H₂↑。同时阴极溶液中的水的电离平衡被破坏，所以阴极周围溶液显碱性，溶液呈红色。
②A电极是阳极，溶液中的氯离子放电，生成氯气，电极反应式是2Cl^-－2 e^-=== Cl₂↑。
③阴极还产生氢氧化钠，所以总的反应式是2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑。
（2）①粗铜精炼时，粗铜和电源的正极相连，作阳极，失去电子，所以A电极是粗铜，电极反应式是Cu－2e^-=== Cu²⁺。
②纯铜和电源的负极相连，作阴极，溶液中的铜离子放电，所以B电极是纯铜，电极反应式是Cu²⁺ +2 e^–＝ Cu。
③a不正确，电能还转化为热能；由于粗铜中含有杂质锌铁等活泼的金属，因此这些金属首先失去电子，所以选项b正确；阳离子向阴极移动，选项c不正确；Ag、Pt、Au等金属金属性弱于铜的，所以不能被电解，形成阳极泥，选项d正确，答案选bd。
（3）阴极析出Cu的质量为12.8 g ，则转移电子的物质的量是，则根据电子的得失守恒可知，则阳极上产生的氧气的物质的量是0.1mol，气体在标准状况下的体积是2.24L。
（4）根据总的反应时可知，电解质应该是硫酸；铜失去电子，所以阳极材料是铜；阴极是氧气得到电子，电极反应式是O₂ +2 H₂O+ 4e^- = 4OH^-。