Question

【題目】 I.依據(jù)氧化還原反應(yīng)Zn(s)＋Cu2＋(aq)===Zn2＋(aq)＋Cu(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)銅電極為電池的________極；電解質(zhì)溶液Y是________________。

(2)鹽橋中的Cl－向________（填“左”、或“右”）移動(dòng)，如將鹽橋撤掉，電流計(jì)的指針將不偏轉(zhuǎn)。

Ⅱ．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。

如圖表示一個(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(qǐng)完成以下問題：

(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：

①在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_________________；

②電解一段時(shí)間后，該反應(yīng)總離子方程式_______________________________；

(2)若用該裝置電解精煉銅，電解液a選用CuSO4溶液，則：X電極的材料是____________電解一段時(shí)間后，CuSO4溶液濃度_________（填“增大”、減小”或“不變”）。

(3)若X、Y都是惰性電極，a是溶質(zhì)為Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均為0.1 mol的混合溶液，通電一段時(shí)間后，陰極析出固體質(zhì)量m(g)與通過電子的物質(zhì)的量n(mol)關(guān)系如圖所示，則Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的順序是_____。

Answer 1

【答案】正 CuSO4 左 有氣體產(chǎn)生，溶液變紅 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑ 純銅 減小 Cu2+、H+ 、X3+

【解析】

I.原電池中較活潑的金屬是負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極，溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此分析解答；

II、（1）電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極上是氯離子失電子，陰極上是氫離子得電子，氫氧根離子濃度會(huì)減小，堿性增強(qiáng)，據(jù)此回答；

（2）電解精煉銅時(shí)電解池的陰極X材料是純銅，陽(yáng)極是粗銅，其中比金屬銅活潑的金屬優(yōu)先放電；

（3）根據(jù)電解的圖象可知，通電后就有固體生成，當(dāng)通過電子為0.2mol時(shí)，析出固體質(zhì)量達(dá)最大，證明此時(shí)析出的固體是銅。如果是X3+析出，電子數(shù)應(yīng)該是0.3mol，當(dāng)電子超過0.2mol時(shí)，固體質(zhì)量沒變，說明陰極產(chǎn)生的是氫氣，即電解水，據(jù)此回答氧化能力。

I.（1）根據(jù)方程式Zn(s)＋Cu2＋(aq)＝Zn2＋(aq)＋Cu(s)可知鋅是還原劑，溶液中的銅離子得到電子，則X是鋅電極，為負(fù)極，銅電極為電池的正極，電解質(zhì)溶液Y是CuSO4。

（2）鹽橋中的Cl－向負(fù)極，即向左移動(dòng)。

Ⅱ．（1）①和電源的負(fù)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(yīng)，即2H++2e-＝H2↑，所以該電極附近氫氧根濃度增大，堿性增強(qiáng)，滴入幾滴酚酞試液會(huì)變紅，即在X極附近觀察到的現(xiàn)象是有氣體產(chǎn)生，溶液變紅；

②電解飽和食鹽水得到的產(chǎn)物是氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑；

（2）電解精煉銅時(shí)電解池的陰極X材料是純銅，電極反應(yīng)為Cu2++2e-＝Cu，陽(yáng)極是粗銅，電極反應(yīng)為：Cu-2e-＝Cu2+，其中比金屬銅活潑的金屬優(yōu)先放電，所以電解一段時(shí)間后，CuSO4溶液濃度會(huì)降低；

（3）根據(jù)電解的圖象可知，通電后就有固體生成，當(dāng)通過電子為0.2mol時(shí)，析出固體質(zhì)量達(dá)最大，證明此時(shí)析出的固體是銅。如果是X3+析出，電子數(shù)應(yīng)該是0.3mol，則氧化能力為Cu2+＞X3+，當(dāng)電子超過0.2mol時(shí)，固體質(zhì)量沒變，說明陰極產(chǎn)生的是氫氣，即電解水，說明氧化能力H+＞X3+，故氧化能力為Cu2+＞H+＞X3+。