Question

I.依据氧化还原反应Zn(s)＋Cu^2＋(aq)===Zn^2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

(1)铜电极为电池的________极；电解质溶液Y是________________。

(2)盐桥中的Cl^－向________（填“左”、或“右”）移动，如将盐桥撤掉，电流计的指针将不偏转。

Ⅱ．电解原理在化学工业中有广泛应用。

如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请完成以下问题：

(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液：

①在X极附近观察到的现象是_________________；

②电解一段时间后，该反应总离子方程式_______________________________；

(2)若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则：X电极的材料是____________电解一段时间后，CuSO₄溶液浓度_________（填“增大”、减小”或“不变”）。

(3)若X、Y都是惰性电极，a是溶质为Cu(NO₃)₂和X(NO₃)₃，且均为0.1 mol的混合溶液，通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示，则Cu²⁺、X³⁺、H⁺氧化能力由大到小的顺序是_____。

Answer

正 CuSO4 左 有气体产生，溶液变红 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑ 纯铜 减小 Cu2+、H+ 、X3+

【解析】

I.原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，据此分析解答；

II、（1）电解饱和食盐水时，阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，氢氧根离子浓度会减小，碱性增强，据此回答；

（2）电解精炼铜时电解池的阴极X材料是纯铜，阳极是粗铜，其中比金属铜活泼的金属优先放电；

（3）根据电解的图象可知，通电后就有固体生成，当通过电子为0.2mol时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜。如果是X3+析出，电子数应该是0.3mol，当电子超过0.2mol时，固体质量没变，说明阴极产生的是氢气，即电解水，据此回答氧化能力。

I.（1）根据方程式Zn(s)＋Cu2＋(aq)＝Zn2＋(aq)＋Cu(s)可知锌是还原剂，溶液中的铜离子得到电子，则X是锌电极，为负极，铜电极为电池的正极，电解质溶液Y是CuSO4。

（2）盐桥中的Cl－向负极，即向左移动。

Ⅱ．（1）①和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-＝H2↑，所以该电极附近氢氧根浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红，即在X极附近观察到的现象是有气体产生，溶液变红；

②电解饱和食盐水得到的产物是氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑；

（2）电解精炼铜时电解池的阴极X材料是纯铜，电极反应为Cu2++2e-＝Cu，阳极是粗铜，电极反应为：Cu-2e-＝Cu2+，其中比金属铜活泼的金属优先放电，所以电解一段时间后，CuSO4溶液浓度会降低；

（3）根据电解的图象可知，通电后就有固体生成，当通过电子为0.2mol时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜。如果是X3+析出，电子数应该是0.3mol，则氧化能力为Cu2+＞X3+，当电子超过0.2mol时，固体质量没变，说明阴极产生的是氢气，即电解水，说明氧化能力H+＞X3+，故氧化能力为Cu2+＞H+＞X3+。