Question

電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液c；A、B是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連．請(qǐng)回答以下問題：
（1）如要進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，電解液c選用CuSO₄溶液，則：
①A電極的材料是______，電極反應(yīng)式是______．（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出）
②下列說法正確的是______．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
b．在電解精煉過程中，電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產(chǎn)生
c．溶液中Cu²⁺向陽極移動(dòng)
d．在陽極的底部可回收Ag、Pt、Au等金屬
（2）用惰性電極電解CuSO₄溶液．若陰極析出Cu的質(zhì)量為12.8g，則陽極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______L．
（3）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為電解池，其電解質(zhì)溶液需用______，陽極材料是用______，陰極電極反應(yīng)式為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據(jù)電流方向知，a是正極，b是負(fù)極，電解精煉中，粗銅作陽極，純銅作陰極；
②a．電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
b．在電解精煉過程中，陽極上金屬放電；
c．溶液中Cu²⁺向陰極移動(dòng)；
d．在陽極的底部可回收不活潑金屬；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算；
（3）該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以只能設(shè)計(jì)成電解池，失電子的金屬作陽極，反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．
解答：解：（1）①根據(jù)電流方向知，a是正極，b是負(fù)極，電解精煉中，粗銅作陽極，純銅作陰極，
A是陽極，則A極材料是粗銅，陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：粗銅；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②a．電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，還有部分轉(zhuǎn)化為熱能，故錯(cuò)誤；
b．在電解精煉過程中，陽極上金屬放電，所以電解液中伴隨有Al³⁺、Zn²⁺產(chǎn)生，故正確；
c．溶液中Cu²⁺向陰極移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
d．在陽極的底部可回收不活潑金屬，如Ag、Pt、Au，故正確；
故選bd；
（2）電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電，生成1mol氧氣需要4mol電子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得陽極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：2.24；
（3）該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以只能設(shè)計(jì)成電解池，失電子的金屬作陽極，反應(yīng)方程式中溶液為電解質(zhì)溶液，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為電解池，其電解質(zhì)溶液需用稀硫酸，陽極材料是用 銅，陰極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：硫酸溶液；銅；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理，正確判斷陰陽極是解本題關(guān)鍵，注意根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算陽極上生成氣體的體積，為難點(diǎn)．