Question

(11分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。右圖表示一個電解池，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極附近觀察到的現象是                                            。　
②Y電極上的電極反應式為                                                ，
檢驗該電極反應產物的方法是                                            。
（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：雜質發生的電極反應不必寫出）
(3)工業品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸雜質，可用離子交換膜法電解提純。
電解槽內裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示.

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除去雜質后的氫氧化鉀溶液從溶液出口_________________(填寫“A”或“B”)導出

Answer 1

（11分）⑴①2H⁺ + 2e ^- = H₂↑  放出氣體，溶液變紅。
②2Cl ^- - 2e ^- = Cl₂ ↑   析把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍色。
⑵①純銅 Cu²⁺ + 2e ^- = Cu         ②粗銅Cu - 2e ^- = Cu²⁺   
（3）①4OH^－－4e^－＝O₂↑＋2H₂O ，②2H⁺ + 2e ^- = H₂↑使H⁺濃度減小   ③B

試題分析：（1）①X和電源的負極相連，做陰極，溶液中的氫離子放電生成氫氣，電極反應式是2H⁺ + 2e ^- = H₂↑。由于隨著氫離子的不斷放電，陰極周圍水的電離平衡被破壞，所以陰極周圍溶液顯堿性，溶液變成紅色。
②Y電極和電源的正極相連，做陽極，溶液中的氯離子放電生成氯氣，電極反應式是2Cl ^- - 2e ^- = Cl₂↑。由于氯氣具有強氧化性，能把碘化鉀氧化生成單質碘，據此可以檢驗，即析把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍色。
（2）粗銅精煉時，粗銅做陽極，純銅做陰極，硫酸銅做電解質溶液，所以X是純銅，電極反應式是Cu²⁺ + 2e ^- = Cu。Y電極是粗銅，電極反應式是Cu - 2e ^- = Cu²⁺。
（3）①陽極是溶液中的OH^－離子放電生成氧氣，電極反應式是4OH^－－4e^－＝O₂↑＋2H₂O。
②陰極氫離子放電失去氫氣，電極反應式為2H⁺ + 2e ^- = H₂↑。由于隨著氫離子的不斷放電，陰極周圍水的電離平衡被破壞，使H⁺濃度減小，OH^－濃度增大，溶液顯堿性。
③由于陽離子交換膜只能允許陽離子通過，而OH^－在陰極生成。根據裝置圖可知，B電極是陰極，所以除去雜質后的氫氧化鉀溶液從溶液出口B導出。
點評：電解中最關鍵的是準確判斷出電極上離子的放電順序。在判斷電解產物時，首先判斷陽極電極材料。如果是活性電極，則電極本身失去電子。如果是惰性電極，則溶液中的陰離子失去電子。而陰極是溶液中的陽離子得到電子，所以需要熟練記住常見離子的放電順序。