Question

某課外活動(dòng)小組同學(xué)用右下圖裝置進(jìn)行以下表格中的三組實(shí)驗(yàn)，兩極各有一個(gè)盛滿水倒扣的小試管用來(lái)收集氣體，W為浸有飽和硫酸鈉和酚酞混合溶液的濾紙片，試回答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	X	Y	Z
①	鐵	石墨	足量飽和食鹽水
②	石墨	石墨	足量KOH溶液
③	？	？	足量？溶液

（1）若實(shí)驗(yàn)①中，開(kāi)關(guān)打到K₁，則X極的電極反應(yīng)式為

 

，下列判斷中錯(cuò)誤的是

 

．
A．X極稱為陰極，電子從該極上流出，流入電源負(fù)極
B．溶液中Na⁺向X極移動(dòng)
C．Y極小試管中收集到的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)
D．反應(yīng)一段時(shí)間后，加適量鹽酸至U形管中可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
（2）若實(shí)驗(yàn)②中，開(kāi)關(guān)打到K₁，則Y極的電極反應(yīng)式為

 

；實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后將開(kāi)關(guān)打到K₂，下列描述正確的是

 

．
A．開(kāi)關(guān)打到K₂后濾紙片a點(diǎn)逐漸變紅
B．開(kāi)關(guān)打到K₂后U形管作為電解池，濾紙片作為原電池
C．開(kāi)關(guān)打到K₂后U形管中電解質(zhì)溶液濃度逐漸變大，濾紙片上溶液濃度逐漸減小
D．開(kāi)關(guān)打到K₂后電路中的電子流向?yàn)閄→a→b→Y
（3）若實(shí)驗(yàn)③的目的是利用這套裝置模擬工業(yè)電解精煉銅的過(guò)程，此過(guò)程的陰極電極反應(yīng)式為

 

，已知使用的粗銅中含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)，則下列敘述正確的是

 

．
A．開(kāi)關(guān)打到K₁，X是純銅，Y是粗銅
B．Z可以是CuSO₄溶液或Cu（NO₃）₂溶液，但不能是CuCl₂溶液，因?yàn)闀?huì)生成氯氣
C．隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，Z中銅離子的濃度略有減小
D．如果導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移了1mol的電子，則X極的質(zhì)量增重32g，Y極也必定減輕32g．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）若實(shí)驗(yàn)①中，開(kāi)關(guān)打到K₁，為電解池，則X為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，Y電極為陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子生成氯氣；
A、X為陰極，電解池中電子流向是從電源負(fù)極流出，流向陰極；
B、陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)；
C、氯氣具有強(qiáng)氧化性，能置換出碘單質(zhì)，碘與淀粉試液變藍(lán)色；
D、根據(jù)“析出什么加入什么”的原則加入物質(zhì)；
（2）若實(shí)驗(yàn)②中，開(kāi)關(guān)打到K₁，為電解池，則X為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，Y為電解池陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣；實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后將開(kāi)關(guān)打到K₂，為原電池，氫氣一端X為原電池負(fù)極，氫氣失電子在堿溶液中生成水，氧氣一端Y為正極，氧氣得到電子生成氫氧根離子，浸有飽和硫酸鈉和酚酞混合溶液的濾紙片上是電解池原理，a為陰極溶液中氫離子得到電子生成氫氣，水電離平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，b為陽(yáng)極溶液中氫氧根離子失電子生成氫氧根離子，水平衡正向進(jìn)行，氫離子濃度增大；
A．開(kāi)關(guān)打到K₂后，形成原電池反應(yīng)，濾紙片a點(diǎn)為電解池陰極，氫離子得到電子生成氫氣，水電離平衡正向進(jìn)行氫氧根離子濃度增大，溶液逐漸變紅；
B．開(kāi)關(guān)打到K₂后U形管作為氫氧燃料電池屬于原電池，濾紙片作為電解池；
C．開(kāi)關(guān)打到K₂后U形管中形成氫氧燃料電池生產(chǎn)水，電解質(zhì)溶液濃度逐漸變小，濾紙片上時(shí)到家水溶液濃度逐漸增大；
D．開(kāi)關(guān)打到K₂后形成原電池反應(yīng)，電路中的電子流向負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極；
（3）若實(shí)驗(yàn)③的目的是利用這套裝置模擬工業(yè)電解精煉銅的過(guò)程，X為電解質(zhì)陰極，Y為電解池陽(yáng)極，粗銅做陽(yáng)極，純銅做陰極，含鍍層金屬銅離子的電解質(zhì)溶液；依據(jù)電解原理分析判斷選項(xiàng)．

解答： 解：（1）若實(shí)驗(yàn)①中，開(kāi)關(guān)打到K₁，為電解池，則X為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；Y電極為陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子生成氯氣，電極反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
A、X為陰極，電解池中電子流向是從電源負(fù)極流出，流向陰極，故A錯(cuò)誤；
B、陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，則鈉離子向X極移動(dòng)，故B正確；
C、電極上生成氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能置換出碘單質(zhì)，碘與淀粉試液變藍(lán)色，則Y極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)，故C正確；
D、根據(jù)“析出什么加入什么”的原則加入物質(zhì)，陰極上析出氫氣，陽(yáng)極上析出氯氣，則應(yīng)加入氯化氫氣體可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，加入鹽酸會(huì)增多水的量，故D錯(cuò)誤；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；AD；
（2）若實(shí)驗(yàn)②中，開(kāi)關(guān)打到K₁，為電解池，則X為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，2H⁺+2e^-=H₂↑，Y為電解池陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后將開(kāi)關(guān)打到K₂，為原電池，氫氣一端X為原電池負(fù)極，氫氣失電子在堿溶液中生成水，氧氣一端Y為正極，氧氣得到電子生成氫氧根離子，浸有飽和硫酸鈉和酚酞混合溶液的濾紙片上是電解池原理，a為陰極溶液中氫離子得到電子生成氫氣，水電離平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，b為陽(yáng)極溶液中氫氧根離子失電子生成氫氧根離子，水平衡正向進(jìn)行，氫離子濃度增大；
A、開(kāi)關(guān)打到K₂后，形成原電池反應(yīng)，濾紙片a點(diǎn)為電解池陰極，氫離子得到電子生成氫氣，水電離平衡正向進(jìn)行氫氧根離子濃度增大，溶液逐漸變紅，故A正確；
B、開(kāi)關(guān)打到K₂后U形管中，形成的為氫氧燃料電池屬于原電池，濾紙片作為電解池，故B錯(cuò)誤；
C、開(kāi)關(guān)打到K₂后U形管中形成氫氧燃料電池生產(chǎn)水，電解質(zhì)溶液濃度逐漸變小，濾紙片上時(shí)到家水溶液濃度逐漸增大，故C錯(cuò)誤；
D、開(kāi)關(guān)打到K₂后形成原電池反應(yīng)，電路中的電子流向負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，X流向a，但不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，故D錯(cuò)誤；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；A；
（3）若實(shí)驗(yàn)③的目的是利用這套裝置模擬工業(yè)電解精煉銅的過(guò)程，X為電解質(zhì)陰極，Y為電解池陽(yáng)極，粗銅做陽(yáng)極，電極反應(yīng)Cu-2e^-=Cu²⁺，純銅做陰極，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，含鍍層金屬銅離子的電解質(zhì)溶液Z；
A．開(kāi)關(guān)打到K₁，和電源負(fù)極相連，X做陰極是純銅，Y和電源正極相連做陽(yáng)極是粗銅，故A正確；
B．Z可以是CuSO₄溶液或Cu（NO₃）₂溶液，可以是CuCl₂溶液，因?yàn)殛?yáng)極是活性電極，溶液中氯離子不放電，故B錯(cuò)誤；
C．粗銅中含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)，陽(yáng)極失電子的為銅、鐵，鋅，陰極析出銅，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，Z中銅離子的濃度略有減小，故C正確；
D．如果導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移了1mol的電子，依據(jù)電子守恒計(jì)算，則X極為陰極，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，電極的質(zhì)量增重32g，因?yàn)榇帚~中含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)，陽(yáng)極失電子的為銅、鐵，鋅，依據(jù)電子守恒可知，Y極不一定定減輕32g，故D錯(cuò)誤；
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；AC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池、電解池原理的分析判斷，電極反應(yīng)，電極判斷，電極反應(yīng)計(jì)算，注意電解名稱判斷是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．