Question

3．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极．将直流电源接通后，F极附近呈红色．请回答下列问题：
（1）B极是电源的负极；一段时间后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明氢氧化铁胶体粒子带正电荷，在电场作用下向Y极移动．
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为1：2：2：2．
（3）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺．
（4）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是镀件（填“镀层金属”或“镀件”）．当乙中溶液的pH是13时（乙溶液体积为500mL，不考虑反应过程溶液体积变化），丙中镀件上析出银的质量为5.4g．

Answer 1

分析 （1）将直流电源接通后，F极附近呈红色，可知道氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，并得到其他各个电极的名称，硫酸铜中铜离子减少导致溶液颜色的变化，胶体的胶粒带点电，即电泳实验证明的结论；
（2）C、D、E、F电极转移的电子数目相等，根据转移电子数可计算生成的单质的量；
（3）铁电极做阳极则该电极放电的是金属铁本身；
（4）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，各个电极上转移的电子数是相等的．

解答 解：将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极；
（1）B电极是电源的负极，在A池中，电解硫酸铜的过程中，铜离子逐渐减少，导致溶液颜色变浅，Y极是阴极，该电极颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体向该电极移动，异性电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷，故答案为：负极；氢氧化铁胶体粒子带正电荷；
（2）C、D、E、F电极发生的电极反应分别为：4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-、Cu²⁺+2e^-═Cu、2Cl^-═Cl₂↑+2e^-、2H⁺+2e^-═H₂↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1：2：2：2，故答案为：1：2：2：2；
（3）C电极换为铁，则阳极铁失电子，阴极铜离子得电子，电解池反应为：Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺，故答案为：Fe+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+Fe²⁺；
（4）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL）时，根据电极反应2H⁺+2e^-═H₂↑，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，当转移0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案为：镀件；5.4．

点评 本题考查学生有关电解池的工作原理知识，综合性很强，难度较大，要求学生熟记教材知识，学以致用．