Question

【題目】電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F極附近呈紅色。請(qǐng)回答：

(1)外接直流電源中A為____極，甲中電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________，通過(guò)一段時(shí)間后向所得溶液中加入0.2molCu(OH)2粉末，恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為______________。

(2)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，H為______(填“鍍件”還是“鍍層”)，當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為________。

(3)電解一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)丁中Y極附近溶液紅褐色加深，則Fe(OH)3膠粒帶____（填“正”或“負(fù)”）電荷。

Answer 1

【答案】正 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 0.8mol 鍍件 5.4g 正

【解析】

將直流電源接通后，F極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F是陰極，E是陽(yáng)極，則電源電極A是正極，B是負(fù)極，并得到其他各個(gè)電極的名稱，在同一串聯(lián)電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，結(jié)合電鍍要求判斷鍍件、鍍層；對(duì)于Fe(OH)3膠體來(lái)說(shuō)，膠粒帶正電荷，會(huì)向負(fù)電荷較多的電極方向移動(dòng)，據(jù)此分析解答。

將直流電源接通后，F極附近呈紅色，說(shuō)明F極顯堿性，是溶液中H+在該電極放電，所以F電極是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽(yáng)極，A是電源的正極，B是負(fù)極。

(1)根據(jù)上述分析可知：A是電源正極，B是電源的負(fù)極，在甲中，C是陽(yáng)極，D是陰極。在該溶液中陰離子有OH-、SO42-，放電能力：OH->SO42-， C電極發(fā)生反應(yīng)：4OH--4e-=O2↑+2H2O；陽(yáng)離子有Cu2+、H+，放電能力Cu2+>H+，所以在D電極發(fā)生反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu，電解時(shí)總反應(yīng)方程式為：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，電解的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，通電后加入0.2molCu(OH)2(相當(dāng)于CuO和H2O)后溶液與電解前相同，根據(jù)銅元素守恒，所以析出金屬銅的物質(zhì)的量是0.2mol，陰極反應(yīng)是：2Cu2++4e-→2Cu，當(dāng)析出金屬銅的物質(zhì)的量是0.2mol時(shí)，則轉(zhuǎn)移的電子是0.4mol，當(dāng)電解掉0.2mol水時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，總共轉(zhuǎn)移電子是0.8mol；

(2)電鍍裝置中，鍍層金屬必須作陽(yáng)極連接電源的正極，鍍件作陰極，連接電源的負(fù)極，所以丙裝置中H應(yīng)該是鍍件，G是鍍層金屬。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500mL)時(shí)，根據(jù)電極反應(yīng)2H++2e-=H2↑，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/L×0.5L=0.05mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05mol電子時(shí)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量m(Ag)= 0.05mol× 108g/mol=5.4g；

(3)電源B電極為負(fù)極，則Y電極為陰極，陰極上負(fù)電荷較多，電解一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)丁中Y極附近溶液紅褐色加深，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，說(shuō)明Fe(OH)3膠粒帶正電荷。