Question

3．如圖裝置所示，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（假設通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極．將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色．請回答下列問題：
（1）B極是電源的負極；一段時間后，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷，在電場作用下向Y極移動．
（2）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2．
（3）若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生總反應的離子方程式是Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺．
（4）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應該是鍍件（填“鍍層金屬”或“鍍件”）．當乙中溶液的pH是13時（乙溶液體積為500mL，不考慮反應過程溶液體積變化），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為5.4g．

Answer 1

分析 （1）將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，并得到其他各個電極的名稱，硫酸銅中銅離子減少導致溶液顏色的變化，膠體的膠粒帶點電，即電泳實驗證明的結(jié)論；
（2）C、D、E、F電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)可計算生成的單質(zhì)的量；
（3）鐵電極做陽極則該電極放電的是金屬鐵本身；
（4）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，各個電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的．

解答 解：將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說明F極顯堿性，是氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極，A是電源的正極，B是負極；
（1）B電極是電源的負極，在A池中，電解硫酸銅的過程中，銅離子逐漸減少，導致溶液顏色變淺，Y極是陰極，該電極顏色逐漸變深，說明氫氧化鐵膠體向該電極移動，異性電荷相互吸引，所以氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷，故答案為：負極；氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷；
（2）C、D、E、F電極發(fā)生的電極反應分別為：4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-、Cu²⁺+2e^-═Cu、2Cl^-═Cl₂↑+2e^-、2H⁺+2e^-═H₂↑，當各電極轉(zhuǎn)移電子均為1mol時，生成單質(zhì)的量分別為：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2：2：2，故答案為：1：2：2：2；
（3）C電極換為鐵，則陽極鐵失電子，陰極銅離子得電子，電解池反應為：Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺，故答案為：Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺；
（4）電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，所以H應該是鍍件，當乙中溶液的pH是13時（此時乙溶液體積為500mL）時，根據(jù)電極反應2H⁺+2e^-═H₂↑，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當轉(zhuǎn)移0.05mol電子時，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案為：鍍件；5.4．

點評 本題考查學生有關電解池的工作原理知識，綜合性很強，難度較大，要求學生熟記教材知識，學以致用．