Question

某校化學興趣小組同學，利用如圖所示裝置探究pH試紙上的微型電解．
（1）如圖1所示，取一條廣泛pH試紙，浸潤了飽和Na₂SO₄溶液后放置于玻璃片上，取兩只回形針（鐵制）夾住試紙兩端，另取導線、鱷魚夾、6v電池連接好電路．當兩根鱷魚夾夾住回形針后，試紙上立刻出現(xiàn)以下現(xiàn)象：陽極回形針處很快出現(xiàn)大片紅棕色陰極附近迅速呈現(xiàn)大片藍紫色，對照比色卡發(fā)現(xiàn)其pH約為13．
①如圖，右端回形針為

 

極（填“陰”或“陽”）；陰極試紙上出現(xiàn)大片藍紫色的原因是（用電極反應(yīng)式表示）：

 

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②推測陽極回形針處出現(xiàn)的紅棕色物質(zhì)可能是

 

（寫化學式），為證明該種物質(zhì)的存在，請設(shè)計一個簡單的實驗，該實驗的操作過程是：

 

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（2）小組同學另取兩根鉛筆芯作為電極，對pH試紙上的Na₂SO₄溶液電解，可見陽極與試紙接觸處呈現(xiàn)

 

色圓點，而在陰極與試紙接觸處呈現(xiàn)

 

色圓點，說明了電解硫酸鈉飽和溶液的實質(zhì)是：

 

（用方程式表示）．
（3）將pH試紙用飽和NaCl浸潤，采用類似（2）操作，如圖2所示．接通直流電源一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色．請分析此極出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因：（用必要文字及方程式表述）

 

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Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）①依據(jù)裝置圖分析與電源正極相連的電極為陽極，與電源負極相連的電極為陰極；浸潤了飽和Na₂SO₄溶液通電電解陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②鐵制回形針做電解池的陽極失去電子生成的亞鐵離子結(jié)合氫氧根離子是氫氧化亞鐵，被氧化為氫氧化鐵，分解生成紅色氧化鐵；依據(jù)鐵離子的檢驗方法進行試驗設(shè)計檢驗存在鐵離子；
（2）惰性電極對Na₂SO₄溶液電解，實質(zhì)是電解水，陽極氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，附近水電離破壞生成氫離子濃度增大；陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，附近水電離破壞生成氫氧根離子濃度增大；
（3）惰性電極電解飽和氯化鈉溶液陽極是氯離子失電子生成氯氣，氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸；鹽酸顯酸性，次氯酸具有漂白性．

解答： 解：（1）①與電源正極相連的電極為陽極，與電源負極相連的電極為陰極；浸潤了飽和Na₂SO₄溶液通電電解陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，回形針與電源正極相連做電解池的陽極，溶液中的氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H₂O+2e^-→H₂↑+2OH^-，
故答案為：陽；2H₂O+2e^-→H₂↑+2OH^-；
②鐵制回形針做電解池的陽極失去電子生成的亞鐵離子結(jié)合氫氧根離子是氫氧化亞鐵，被氧化為氫氧化鐵，分解生成紅色氧化鐵；依據(jù)鐵離子的檢驗方法進行試驗設(shè)計檢驗存在鐵離子，從試紙上刮下少許紅棕色物質(zhì)置于試管中，加稀鹽酸至完全溶解后，（發(fā)現(xiàn)溶液呈棕黃色，）滴加一滴KSCN溶液振蕩，溶液出現(xiàn)血紅色，從而證明推測；
故答案為：氧化鐵；從試紙上刮下少許紅棕色物質(zhì)置于試管中，加稀鹽酸至完全溶解后，（發(fā)現(xiàn)溶液呈棕黃色，）滴加一滴KSCN溶液振蕩，溶液出現(xiàn)血紅色，從而證明推測；
（2）惰性電極對Na₂SO₄溶液電解，實質(zhì)是電解水，反應(yīng)的化學方程式為：2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑；陽極氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，附近水電離破壞生成氫離子濃度增大，試紙變紅色；陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，附近水電離破壞生成氫氧根離子濃度增大，試紙變藍色；
故答案為：紅；藍； 2H₂O 

通電  .

 2H₂↑+O₂↑；
（3）將pH試紙用飽和NaCl浸潤，惰性電極電解飽和氯化鈉溶液陽極是氯離子失電子生成氯氣，氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸；鹽酸顯酸性外圈變紅，次氯酸具有漂白性內(nèi)圈變白色；
故答案為：a極為陽極，電極反應(yīng)式為：2Cl^-→Cl₂↑+2e^-，氯氣溶于水發(fā)生反應(yīng)：Cl₂+H₂O═HClO+HCl，HClO具有漂白性使pH試紙變白色（內(nèi)圈），氯水呈酸性因而外圈出現(xiàn)淺紅色．

點評：本題考查了電解原理的分析判斷和電解過程中的電極名稱，電解產(chǎn)物，電極反應(yīng)的書寫，溶液酸堿性的判斷，題目難度中等．