解题思路:(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,Y为阳极电极上氯离子放电生成氯气,氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,X为阴极电极上氢离子放电,同时该电极附近生成氢氧根离子,遇到酚酞试液会变红;
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,阳极应该是粗铜、阴极是纯铜,则X电极是纯铜、Y电极是粗铜,阳极上主要是铜放电;
(3)①根据得失电子判断反应类型;根据离子放电顺序书写阴极电极反应式;根据阴阳极上发生的电极反应式书写电池反应式;
②根据铜、氧气与转移电子的关系计算铜的质量、氧气的体积;根据氧气与氢离子的关系计算氢离子的浓度;
③根据溶解的铜、析出的铜与电子的关系计算,然后两数值相加即得电解后两铜片的质量差.
(1)①若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,X为阴极电极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,同时该电极附近生成氢氧根离子,遇到酚酞试液会变红,故答案为:2H++2e-=H2↑;溶液会变红;
②Y电极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,氯气具有氧化性,能氧化碘离子生成碘单质,碘遇淀粉试液变蓝色,所以氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口,如果试纸变蓝色就说明生成氯气;
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,阳极应该是粗铜、阴极是纯铜,则X电极是纯铜、Y电极是粗铜,阳极上铜放电,电极反应式为
Cu-2e-=Cu2+,故答案为:粗铜;Cu-2e-=Cu2+;
(3)①阴极上得电子,发生还原反应;阴极上铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力,所以阴极上析出铜,故电极反应式为Cu2++2e-═Cu;阳极上氢氧根离子失电子生成氧气,所以其电池反应方程式为2CuSO4+2H2O
电解
.
2Cu+O2↑+2H2SO4 .
故答案为:还原;Cu2++2e-═Cu;2CuSO4+2H2O
电解
.
2Cu+O2↑+2H2SO4 ;
②2CuSO4+2H2O
电解
.
2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2×64g 4mol
6.4g 0.2mol
所以铜的质量为6.4g;
2CuSO4+2H2O
电解
.
2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
22.4L 4mol
1.12 L 0.2mol
所以生成氧气的体积为1.12 L;
2CuSO4+2H2O
电解
.
2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2mol4mol
0.1mol 0.2mol
所以硫酸的物质的量为0.1mol,氢离子的物质的量为 0.2mol,
氢离子的物质的量浓度为c=[n/V]=[0.2mol/2.0L]=0.1mol/L.
故答案为:6.4;1.12;0.1;
③当以铜片作电极时,阳极上铜失电子变成离子进入溶液,所以铜片质量减少;阴极上铜离子得电子生成铜单质,铜片质量增加,
两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量.
阳极 Cu-2e-═Cu2+
64g 2mol
6.4g 0.2mol
所以阳极质量减少6.4g;
阴极 Cu2++2e-═Cu
2mol 64g
0.2mol 6.4g
所以阴极质量增加6.4g;
所以两极质量相差 6.4g+6.4g═12.8g,
故答案为:12.8.
点评:
本题考点: 电解原理;原电池和电解池的工作原理.
考点点评: 本题考查原电池原理,涉及电极反应式的书写、氯气的检验等知识点,知道离子放电顺序及电极反应式的书写方法、氯气的检验方法及现象,学会应用电解池中氧化还原反应的得失电子守恒进行有关计算,根据方程式中各物质间的关系式计算即可,知道两极的质量差=阳极上减少的质量+阴极上增加的质量是解③题的关键,题目难度不大.