Question

11．电解原理在化学工业中有广泛应用．如图（1）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．请完成以下问题：

（1）若X、Y者是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几酚酞试液，则
①电解池中化学反应方程式为2H₂O+2NaCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，在X极附近观察到的现象是放出气体，溶液变红．
②检验Y电极上反应产物的方法是把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色．
③当导线中有0.1mol的电子通过时，在标况下理论上两极可收集的气体的体积是2.24L．
（2）图（2）装置中，
①当A键断开，B、C闭合时，乙为原电池；
②当A、C两键断开，B闭合时，乙中铁极增重1.6g，则被氧化的铁有1.12g；
③将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换H₂SO₄后断开B、C两键，闭合A键，则乙为电解池，当甲中锌极减轻6.5g时，乙中共放出气体3360mL（标况）．

Answer 1

分析 （1）电解饱和食盐水时，阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；
（2）①当A键断开，B、C闭合时，乙池中铁与电解质溶液硫酸铜发生自发的氧化还原反应，所以乙是原电池；
②当A、C两键断开，B闭合时，乙中铁极发生反应为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，56g铁被氧化，铁极增重64-56=8g，所以增重1.6g，则被氧化的铁是1.12g；
③将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换H₂SO₄后断开B、C两键，闭合A键，含有最活泼金属的锌的装置为原电池，另一个池是电解池，乙池是电解水，根据整个电路转移电子数相等，得到关系式2molZn～4e^-～3mol气体，分析求解．

解答 解：（1）①总的电解方程式为：2 H₂O+2NaCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H⁺+2e^-=H₂↑，所以该电极附近氢氧根浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红，
故答案为：2 H₂O+2NaCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；放出气体，溶液变红；
②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，可以用于氯气的检验，
故答案为：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色；
③2 H₂O+2NaCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，转移2mol电子，两共生成2mol电子，当导线中有0.1mol的电子通过时，在标况下理论上两极可收集的气体的体积是0.1mol×22.4L/mol=2.24 L，故答案为：2.24 L；
（2）①当A键断开，B、C闭合时，乙池中铁与电解质溶液硫酸铜发生自发的氧化还原反应，所以乙是原电池，故答案为：原电；
②当A、C两键断开，B闭合时，乙中铁极发生反应为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，56g铁被氧化，铁极增重64-56=8g，所以增重1.6g，则被氧化的铁是1.12g，
故答案为：1.12g；
③将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换H₂SO₄后断开B、C两键，闭合A键，含有最活泼金属的锌的装置为原电池，另一个池是电解池，乙池是电解水，根据整个电路转移电子数相等，得到关系式2molZn～4e^-～3mol气体，n（Zn）=$\frac{6.5g}{65g/mol}$=0.1mol，所以生成气体体积为：V=$\frac{0.1×22.4×1{0}^{3}}{2}$=3360mL，故答案为：电解池；3360．

点评 本题考查原电池原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，本题涉及电极反应式的书写、检验等知识点，知道离子放电顺序及电极反应式的书写方法，题目难度不大．