Question

電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用．如圖1表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連．請回答以下問題：

（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則①電解池中X極上的電極反應式為

 

．在X極附近觀察到的現(xiàn)象是

 

．
②Y電極上的電極反應式為

 

，檢驗該電極反應產(chǎn)物的方法是

 

．
（2）如要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

 

，電極反應式是

 

．
②Y電極的材料是

 

，電極反應式是

 

．（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應不必寫出）
（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2所示．
①該電解槽的陽極反應式是

 

．
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”）導出．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）①若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，X電極上氫離子放電，同時該電極附近生成氫氧根離子；②Y電極上氯離子放電生成氯氣，濕潤的淀粉碘化鉀試紙，觀察是否變藍；
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應該是粗銅、陰極是純銅，則X電極是純銅、Y電極是粗銅，陰極上銅離子放電；
（3）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當于電解水，陽極氫氧根離子放電；
②電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動促進水的電離，OH^-濃度增大；
③在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區(qū)．

解答： 解：（1）①若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，Y電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
和電源的負極相連的電極X極是陰極，該電極上氫離子發(fā)生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-=H₂↑，所以該電極附近氫氧根濃度增大，堿性增強，滴入幾滴酚酞試液會變紅，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；酚酞變紅，有氣泡產(chǎn)生；
②Y電極上氯離子放電生成氯氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，濕潤淀粉的碘化鉀試紙放在Y極附近，觀察試紙是否變藍，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；把濕潤淀粉的碘化鉀試紙放在Y極附近，觀察試紙是否變藍；
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應該是粗銅、陰極是純銅，則X電極是純銅、Y電極是粗銅，陽極發(fā)生反應為：Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極上銅離子放電，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：①純銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；②粗銅； Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動促進水的電離，在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，留下的OH^-濃度增大，陰極附近溶液pH會增大，故答案為：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小；
③在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導出，故答案為：B．

點評：本題考查原電池原理，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力的考查，本題涉及電極反應式的書寫、檢驗等知識點，知道離子放電順序及電極反應式的書寫方法，題目難度不大．