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5.如图表示一个电解池,装有电解质溶液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是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①Y电极上的电极反应式2Cl--2e-=Cl2↑.
②在X电极附近观察到的现象是气体放出,溶液变红.
(2)若X、Y都是惰性电极,a是浓度均为2mol•L-1的AgNO3与Cu(NO32的混合溶液1L,电解一段时间后,X电极上有3.2g铜析出,写出电解过程中有关反应的离子方程式4Ag++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4H+,2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+,此时直流电源已输出2.1mol电子.
(3)如果要用电解的方法精炼粗铜(含有Fe、Zn、Pt、C等杂质),电解质溶液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是纯铜,电极反应式Cu2++2e-=Cu.
②精炼完成后,硫酸铜溶液的浓度变小(填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)铅蓄电池反应的化学方程式是Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O.若以铅蓄电池为电源,用惰性电极电解CuSO4溶液,在电解过程中生成11.2LO2(标准状况),则铅蓄电池中消耗的硫酸的物质的量为2mol.

分析 (1)该电解池中,Y是阳极,X是阴极,且都是惰性电极,电解时阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中生成氢氧化钠,无色酚酞遇碱变红色;
(2)若X、Y都是铜电极,a是浓度均为2mol•L-1的AgNO3与Cu(NO32的混合溶液1L,阳极反应为Cu2++2e-=Cu,阴极首先析出银,然后析出铜;
(3)电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,粗铜做阳极,精铜做阴极,结合电极反应判断;
(4)用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极上是氢氧根离子放电,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,n(O2)=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol,根据电子守恒计算.

解答 解:(1)①Y为阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;
②X是阴极,且是惰性电极,电解时阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,同时溶液中生成氢氧化钠,无色酚酞遇碱变红色,所以看到的现象是溶液变红色,
故答案为:气体放出,溶液变红;
(2)由于氧化性Ag+>Cu2+,阳极首先发生Ag++e-=Ag,然后发生Cu2++2e-=Cu,所以电解过程中有关反应的离子方程式4Ag++2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4H+,2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+,电解一段时间后X电极上有3.2g铜析出,说明Ag已经全被析出,共转移电子应为n(Ag+)+2n(Cu2+)=2mol+$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=2.1mol,
故答案为:4Ag++2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4H+,2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+;2.1;
(3)①电解方法精炼粗铜,电解池的阴极材料是纯铜,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,故答案为:纯铜; Cu2++2e-=Cu;
②精炼粗铜(含有Fe、Zn、Pt、C等杂质),阳极为粗铜先是锌、铁失电子生成离子,而阴极是溶液中的铜离子得电子析出铜单质,则硫酸铜溶液的浓度变小,
故答案为:变小;
(4)用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极上是氢氧根离子放电,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,n(O2)=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol,转移0.5mol×4=2mol电子,由方程式可知Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,消耗2mol硫酸,故答案为:2mol.

点评 本题考查了电解原理的分析应用,为高频考点,侧重学生的分析能力和计算能力的考查,主要是电极反应和电极判断,电子守恒是电化学计算的依据,难度中等.

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