Question

某研究性学习小组，为了探究电解池的工作原理，设计了下列实验方案：用铁片、铜片和石墨作电极，分别与下列溶液构成电解池，并连接直流电源．
（1）若电解质溶液为的足量的NaCl溶液，铁片为阳极，石墨为阴极，则电极反应式分别为：铁片：

 

，石墨：

 

；
（2）若电解质溶液为某未知浓度的CuSO₄溶液500ml，电极均为石墨，则电解一段时间后，两电极上均产生4.48L的气体，则阳极上发生的电极反应为

 

，原硫酸铜溶液的物质的量浓度为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）铁片为阳极，属于活泼电极，则该极上是电极本身失电子的过程，在阴极上是电解质中的阳离子得电子的过程；
（2）以惰性电极为电极，电解硫酸铜，在阳极上是阴离子失电子的氧化反应，根据电极反应和电子守恒可以进行计算．

解答： 解：（1）铁片为阳极，属于活泼电极，则该极上是电极本身失电子的过程，即Fe-2e^-=Fe²⁺，在阴极上是电解质中的阳离子得电子的过程，即2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑），故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑）；
（2）以惰性电极为电极，电解硫酸铜，在阳极上是阴离子失电子的氧化反应，即2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O），电解一段时间后，两电极上均产生4.48L的气体，即产生的氧气和氢气的物质的量都是0.2mol，在阴极上发生的电极反应：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，产生氢气的物质的量都是0.2mol，转移电子是0.4mol，根据反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，生成氧气0.2mol，转移电子是0.8mol，所以铜离子得电子是0.4mol，铜离子的物质的量是0.2mol，铜离子的浓度=

0.2mol

0.5L

=0.4mol/L，即硫酸铜的浓度是 0.4mol?L^-1．
故答案为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）；0.4mol?L^-1．

点评：本题考查电解池的工作原理知识，题目难度中等，注意根据电极反应式的书写以及电子守恒的计算为解答该题的关键．