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高二化学试题：电解原理的应用能力提升二

13．请用如图所示仪器装置设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。

(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是(填各接口的代号字母)：A接__________、__________接__________；B接__________、__________接__________。

(2)实验时，装置中的石墨电极接电源的__________极，所发生的反应为____________________________；铁电极接电源的__________极，所发生的反应为_________________；此电解总反应方程式为______________________________。

(3)实验测得产生的氢气体积(已折算标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，则溶液的pH为__________。

解析：(1)原题U形管反应器中的两个电极未限定哪个是阳极或阴极，可任意选用。而反应器两边连接哪些仪器及其连接顺序，取决于A、B为哪种电极以及电极产物和实验要求。

设A上电极为铁质阴极、B上电极为石墨阳极，则反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为：A接贮气瓶的G端，把水挤入量筒，用量筒测量出的水量，以测定产生的H2体积。B接洗气瓶的D端，生成的Cl2氧化洗气瓶里的淀粉KI溶液，以证明其氧化性，多余的Cl2通入烧杯里的C导管，借助氢氧化钠吸收Cl2，防止污染大气。

(2)根据电解饱和食盐水阳极所发生的反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，为防止电极被腐蚀，实验中一般选用石墨作阳极。阴极发生的是水电离出的H＋被还原，2H＋＋2e－===H2↑，从而破坏水的电离平衡，在阴极区域里形成氢氧化钠，显碱性，阴极通常使用铁电极。电解的总反应方程式为2NaCl＋2H2O电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

(3)已知电解产生H25.6 mL，相当于22.4 L/mol(0.005 6 L)＝0.000 25 mol，

2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

2 mol 1 mol

x 0.000 25 mol。

x＝2×0.000 25 mol＝0.000 5 mol。

c(OH－)＝0.05 L(0.000 5 mol)＝10－2 mol/L，pH＝12。

答案：(1)A接G、F接H；B接D、E接C

(2)正极，2Cl－－2e－===Cl2↑负极2H＋＋2e－===H2↑；2NaCl＋2H2O电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

(3)pH＝12

14．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如上图表示一个电解池，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。请回答以下问题：

(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，则：

①电解池中X电极上的电极反应式为__________，在X极附近观察到的现象是__________。

②Y电极上的电极反应式为__________，检验该电极反应产物的方法是__________。

(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：

①X电极的材料是__________，电极反应式为_____________。

②Y电极的材料是__________，电极反应式为_____________。

③溶液中的c(Cu2＋)与电解前相比__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(3)如利用该装置实现铁上镀锌，电极X上发生的反应为________________________________________，电解池盛放的电镀液可以是________或__________(只要求填两种电解质溶液)。

解析：(1)①X与电源负极相连为阴极，发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，X极产物为H2和NaOH，所以现象为：有气体产生，溶液变红；电解池中向阴极方向移动的是阳离子：Na＋、H＋。

②Y极为阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，检验Cl2的方法是：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色，证明生成Cl2。

(2)①电解精炼铜时，纯铜作阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。

②粗铜作阳极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。

③电解过程有少量活泼金属如Zn等在阳极上失电子被氧化，所以溶液中c(Cu2＋)减小。

(3)铁上镀锌，应使铁作阴极，锌作阳极，含Zn2＋的电解质溶液作电镀液，X极即阴极上的电极反应式为：Zn2＋＋2e－===Zn，电镀液可以是ZnCl2、ZnSO4等。

答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑放出气体，溶液变红

②2Cl－－2e－===Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色

(2)①纯铜Cu2＋＋2e－===Cu②粗铜Cu－2e－===Cu2＋③变小(3)Zn2＋＋2e－===ZnZnCl2ZnSO4(答案不唯一，合理即可)

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