Question

【題目】課題式研究性學習是培養學生創造思維的良好方法，某研究性學習小組將下列裝置如圖連接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色。試回答下列問題：

(1)電源A 極的名稱是________。

(2)甲裝置中電解反應的總化學方程式是__________________。

(3)如果收集乙裝置中產生的氣體，兩種氣體的體積比是________。

(4)欲用丙裝置精煉銅，G應該是____（填“純銅”或“粗銅”），電解液的成分是______。

(5)已知氫氧化鐵膠體中含有帶正電荷的紅褐色的粒子，那么裝置丁中的現象是________________。

(6)在實驗室電解500 mL 0.03 mol/L的NaCl溶液，通電一段時間后溶液中c(OH-)為1×10-2 mol/L(設電解時溶液的體積變化忽略不計)，陰極產生___mL(標況)氣體，溶液中NaCl的濃度為_______mol/L。

Answer 1

【答案】正 CuCl2Cu+ Cl2↑ 1：1 粗銅 CuSO4或CuCl2 Y極附近紅褐色變深 56 0.02

【解析】

將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色，說明F極生成OH-，F為陰極，則可知A為電源的正極，B為電源的負極，C、E、G、X為電解池的陽極，D、F、H、Y為電解池的陰極。然后根據電解原理，結合同一閉合回路中電子轉移數目相等計算。

根據上述分析可知：A為電源的正極，B為電源的負極，C、E、G、X為陽極，D、F、H、Y為陰極。

(1)A是電源的正極，B是電源的負極；

(2)用惰性電極電解CuCl2溶液，陽極上Cl-失去電子產生Cl2，陰極上Cu2+得到電子產生Cu單質，反應方程式為：CuCl2Cu+ Cl2↑；

(3)裝置乙是電解飽和NaCl溶液，反應方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，可見反應產生的氣體物質的量的比是1：1，在相同條件下氣體的體積比為1：1；

(4)欲用丙裝置精煉銅，在電解精煉銅時，應該粗銅作陽極，純銅作陰極，含有銅離子的鹽作電解質溶液，G連接電源的正極，為陽極，其材料是粗銅，電解液可以CuSO4或CuCl2；

(5)根據同性電荷相互排斥，異性電荷相互吸引的原理，氫氧化鐵膠體中含有的帶正電荷的粒子會向陰極即向Y極移動，故陰極Y極附近紅褐色變深；

(6)電解NaCl飽和溶液，反應總方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，NaCl的物質的量n(NaCl)總=c·V=0.03 mol/L×0.5 L=1.5 ×10-2 mol，反應產生NaOH的物質的量為n(NaOH)=c·V=1×10-2mol/L×0.5 L=5×10-3 mol，根據電解方程式可知：每反應產生2 mol NaOH，同時消耗2 mol NaCl，陰極上產生1 mol H2，則反應產生5×10-3 mol NaOH時，消耗NaCl的物質的量為n(NaCl)耗=n(NaOH)=5×10-3mol，得到H2的物質的量n(H2)=n(NaOH)=2.5×10-3 mol，其在標準狀況下的體積V(H2)=2.5×10-3mol×22.4 L/mol=5.6×10-2 L=56 mL；反應后溶液中剩余NaCl物質的量為1.5 ×10-2 mol-5×10-3 mol=1.0×10-2 mol，其濃度為c(NaCl)==0.02 mol/L。