Question

10．如圖所示是某實驗小組電解氯化鈉溶液（含酚酞）的裝置．有毒氣體收集的裝置省略沒有畫出，兩電極均是石墨電極．
（1）a電極的名稱陰極．
（2）電解過程中a極區(qū)域觀察到的現(xiàn)象a極區(qū)有氣泡產(chǎn)生、溶液變成紅色．
（3）電解的總反應離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（4）某實驗小組用1.6A電流電解6.02min，在陰極可以生成67.2mL（標準狀況）氣體（一個電子的電量為 1.6×10^-19C）．
（5）若將b電極換成鐵作電極，電解一段時間后U型管底部出現(xiàn)紅褐色沉淀，請用化學方程式解釋這一現(xiàn)象，寫出總反應的化學方程式4Fe+10H₂O+O₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Fe（OH）₃+4H₂↑．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)電子流向判斷電源的正負極，根據(jù)電源的正負極判斷a的電極名稱；
（2）根據(jù)電解反應方程式中的產(chǎn)物確定現(xiàn)象；
（3）根據(jù)反應物、產(chǎn)物寫出相應的電解方程式；
（4）先由電流、時間求出電量，再根據(jù)電量與一個電子的電量求出電子的個數(shù)，再根據(jù)電子與氫氣的關系式計算氫氣的體積；
（5）若將b電極換成鐵作電極，電解液仍為NaCl溶液，b電極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，陰極附近生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子生成Fe（OH）₂白色沉淀，F(xiàn)e（OH）₂被氧化生成紅褐色的Fe（OH）₃．

解答 解：（1）根據(jù)電子流向，連接a的是負極，連接b的是正極，所以a是陰極，b是陽極，
故答案為：陰極；
（2）電解氯化鈉溶液時，陰極上氫離子得電子生成氫氣，2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，同時陰極附近生成氫氧根離子，陰極附近呈堿性，加入酚酞后溶液呈紅色；陽極上氯離子失電子生成氯氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣是黃綠色的氣體，氯氣能溶于水，使溶液呈氯氣的顏色；
故答案為：a極區(qū)有氣泡產(chǎn)生、溶液變成紅色；
（3）通過以上分析知，反應物是氯化鈉和水，產(chǎn)物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，電解反應為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）6.02min通過的電量為（6.02×60）S×l.6A，通過的電子物質(zhì)的量為$\frac{（6.02×60）×l.6C}{1.6×1{0}^{-19}C×6.02×1{0}^{23}}$=6×10^-3mol，
設生成氫氣體積為V．
2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
         2mol     22.4L  
         6×10^-3mol   V         
所以V=0.0672L=67.2mL
故答案為：67.2；
（5）若將b電極換成鐵作電極，電解液仍為NaCl溶液，b電極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極附近生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子生成Fe（OH）₂白色沉淀，F(xiàn)e（OH）₂被氧化生成紅褐色的Fe（OH）₃，電解總反應方程式為4Fe+10H₂O+O₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Fe（OH）₃+4 H₂↑，
故答案為：4Fe+10H₂O+O₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Fe（OH）₃+4 H₂↑．

點評 本題考查了電解原理，注意：電解電解質(zhì)溶液時，若陽極材料是活潑金屬，在陽極上金屬失電子發(fā)生氧化反應，若是惰性電極作陽極，溶液中的陰離子就失電子發(fā)生氧化反應．