Question

【題目】電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。下圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：

(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：

①在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_________________________________________。

②Y電極上的電極反應(yīng)式為___________________________________。

(2)如用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則

①X電極的材料是_______，電極反應(yīng)式為__________________________。

②Y電極的材料是_______

(3)工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。

①該電解槽的陽極反應(yīng)式是_____________________。

②通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因________________。

③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口________(填寫“A”或“B”)導(dǎo)出。

Answer 1

【答案】放出氣體，溶液變紅 2Cl-- 2e-＝Cl2↑ 純銅 Cu2++ 2e-＝Cu 粗銅 4OH--4e-＝2H2O+O2↑ H+放電，促進(jìn)水的電離，OH-濃度增大 B

【解析】

根據(jù)電解原理：陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。電解精煉金屬時(shí)，粗金屬作陽極，純金屬作陰極。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜，只允許陽離子通過，即鉀離子可以通過。以此分析解答本題。

(1)惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，電極X與電源負(fù)極相連，X是陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)式為2H++ 2e-＝H2↑，同時(shí)生成氫氧根離子，此處溶液呈堿性，遇酚酞變紅；電極Y與電源的正極相連，Y是陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為2Cl-- 2e-＝Cl2↑，檢驗(yàn)氯氣可以把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色。

(2)用電解法精煉銅時(shí)，必須用粗銅作陽極，純銅作陰極，硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，裝置中，電極X是陰極，電極Y是陽極，所以X電極材料為純銅，發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)式為Cu2++ 2e-＝Cu，Y電極材料為粗銅，發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為Cu - 2e-＝Cu2+；

(3)①由題意知，電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜，只允許陽離子通過，即鉀離子可以通過，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑；

②陰極發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)式為2H++ 2e-=H2↑，此處參加反應(yīng)的氫離子來自水的電離，同時(shí)生成氫氧根離子，促進(jìn)了水的電離，從而產(chǎn)生純凈的氫氧化鉀，溶液pH增大

③根據(jù)以上分析可知除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口的B導(dǎo)出。