Question

19．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．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(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(yīng)式為2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑．在X極附近觀察到的現(xiàn)象是有氣泡，溶液變紅．
②Y電極上的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是把濕潤的淀粉KI試紙放在Y極附近，試紙變藍(lán)，說明Y極產(chǎn)物為Cl₂．
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，則
①X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式是Cu-2e^-═Cu²⁺．（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)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(yīng)式是4 OH^--4 e^-=2 H₂O+O₂↑．
②除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口B（填寫“A”或“B”）導(dǎo)出．

Answer 1

分析 （1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，X連接電源負(fù)極，為陰極，Y連接電源正極，為陽極．
①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水在陰極放電生成氫氣與氫氧根離子，酚酞遇堿變紅色；
②陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子在陽極失去多少生成氯氣，氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗；
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，陽極應(yīng)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)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，銅離子電子生成Cu；
（3）左室為陽極室，右室為陰極室，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成氧氣，促進(jìn)水的電離，陽極室氫離子濃度增大，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，H⁺放電生成氫氣，H⁺濃度減小，促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大，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B導(dǎo)出．

解答 解：（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，X連接電源負(fù)極，為陰極，Y連接電源正極，為陽極．
①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水在陰極放電生成氫氣與氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，反應(yīng)生成氫氣與堿，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是：有氣泡，溶液變紅，
故答案為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑；有氣泡，溶液變紅；
②陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子在陽極失去多少生成氯氣，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，檢驗氯氣的方法為：把濕潤的淀粉KI試紙放在Y極附近，試紙變藍(lán)，說明Y極產(chǎn)物為Cl₂，
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；把濕潤的淀粉KI試紙放在Y極附近，試紙變藍(lán)，說明Y極產(chǎn)物為Cl₂；
氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗；
（2）電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO₄溶液，粗銅做陽極，精銅做陰極；
①X為陰極，則X電極材料為純銅，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：純銅；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②Y電極為電解池的陽極，所以Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-═Cu²⁺，
故答案為：粗銅；Cu-2e^-═Cu²⁺；
（3）左室為陽極室，右室為陰極室，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成氧氣，促進(jìn)水的電離，陽極室氫離子濃度增大，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，H⁺放電生成氫氣，H⁺濃度減小，促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大，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B導(dǎo)出．
①該電解槽的陽極反應(yīng)式是：4 OH^--4 e^-=2 H₂O+O₂↑，故答案為：4 OH^--4 e^-=2 H₂O+O₂↑；
②得到的氫氣由A口導(dǎo)出，除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口B導(dǎo)出，故答案為：B．

點評 本題考查電解原理及應(yīng)用，關(guān)鍵是判斷兩極，理解離子放電順序是解本題關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫，注意結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，難度中等．