Question

10．如图所示是某实验小组电解氯化钠溶液（含酚酞）的装置．有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是石墨电极．
（1）a电极的名称阴极．
（2）电解过程中a极区域观察到的现象a极区有气泡产生、溶液变成红色．
（3）电解的总反应离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（4）某实验小组用1.6A电流电解6.02min，在阴极可以生成67.2mL（标准状况）气体（一个电子的电量为 1.6×10^-19C）．
（5）若将b电极换成铁作电极，电解一段时间后U型管底部出现红褐色沉淀，请用化学方程式解释这一现象，写出总反应的化学方程式4Fe+10H₂O+O₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Fe（OH）₃+4H₂↑．

Answer 1

分析 （1）先根据电子流向判断电源的正负极，根据电源的正负极判断a的电极名称；
（2）根据电解反应方程式中的产物确定现象；
（3）根据反应物、产物写出相应的电解方程式；
（4）先由电流、时间求出电量，再根据电量与一个电子的电量求出电子的个数，再根据电子与氢气的关系式计算氢气的体积；
（5）若将b电极换成铁作电极，电解液仍为NaCl溶液，b电极上铁失电子发生氧化反应，阴极附近生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子生成Fe（OH）₂白色沉淀，Fe（OH）₂被氧化生成红褐色的Fe（OH）₃．

解答 解：（1）根据电子流向，连接a的是负极，连接b的是正极，所以a是阴极，b是阳极，
故答案为：阴极；
（2）电解氯化钠溶液时，阴极上氢离子得电子生成氢气，2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，同时阴极附近生成氢氧根离子，阴极附近呈碱性，加入酚酞后溶液呈红色；阳极上氯离子失电子生成氯气，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯气是黄绿色的气体，氯气能溶于水，使溶液呈氯气的颜色；
故答案为：a极区有气泡产生、溶液变成红色；
（3）通过以上分析知，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，电解反应为2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）6.02min通过的电量为（6.02×60）S×l.6A，通过的电子物质的量为$\frac{（6.02×60）×l.6C}{1.6×1{0}^{-19}C×6.02×1{0}^{23}}$=6×10^-3mol，
设生成氢气体积为V．
2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
         2mol     22.4L  
         6×10^-3mol   V         
所以V=0.0672L=67.2mL
故答案为：67.2；
（5）若将b电极换成铁作电极，电解液仍为NaCl溶液，b电极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极附近生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子生成Fe（OH）₂白色沉淀，Fe（OH）₂被氧化生成红褐色的Fe（OH）₃，电解总反应方程式为4Fe+10H₂O+O₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Fe（OH）₃+4 H₂↑，
故答案为：4Fe+10H₂O+O₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Fe（OH）₃+4 H₂↑．

点评 本题考查了电解原理，注意：电解电解质溶液时，若阳极材料是活泼金属，在阳极上金属失电子发生氧化反应，若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子就失电子发生氧化反应．