题目

15、 以 Pt 为电极，电解 Na2SO4 水溶液，在两极的溶液中各加数滴石蕊试剂，在 电解过程中，两极溶液的颜色有何变化？

15、 以 Pt 为电极，电解 Na2SO4 水溶液，在两极的溶液中各加数滴石蕊试剂，在 电解过程中，两极溶液的颜色有何变化？

题目解答

答案

答：实际上是电解水。阴极上放出氢气，溶液中有较多OH-，呈碱性，使指示剂变蓝。阳极有氧气放出，溶液中有较多 H+，呈酸性，使指示剂变红。

解析

考查要点：本题主要考查电解池的工作原理，特别是溶液中离子的放电顺序及电解产物的判断，同时涉及溶液pH变化对指示剂的影响。

解题核心思路：

  1. 确定电解本质：Na₂SO₄溶液中，虽然含有Na⁺和SO₄²⁻，但电解时实际是水被分解，因为水的电离程度虽小，但Na⁺和SO₄²⁻的浓度足够大，优先参与导电。
  2. 分析电极反应：
    • 阴极：H⁺被还原为H₂，导致局部OH⁻浓度升高，溶液显碱性。
    • 阳极：OH⁻被氧化为O₂，导致局部H⁺浓度升高，溶液显酸性。
  3. 结合指示剂：石蕊遇碱性变蓝，遇酸性变红，据此判断颜色变化。

破题关键点：

  • 明确电解对象为水，而非Na₂SO₄本身。
  • 掌握离子放电顺序：H⁺优先于Na⁺放电，OH⁻优先于SO₄²⁻放电。

电解本质分析

Na₂SO₄溶液中，Na⁺和SO₄²⁻的浓度较高，但电解时溶液中的H⁺和OH⁻（来自水的电离）更容易参与反应，因此实际是电解水。

电极反应与溶液性质变化

  1. 阴极（还原反应）
    $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2↑$
    阴极附近H⁺被消耗，水的电离平衡右移，OH⁻浓度增大，溶液显碱性，石蕊变蓝。

  2. 阳极（氧化反应）
    $4OH^- \rightarrow O_2↑ + 2H_2O + 4e^-$
    阳极附近OH⁻被消耗，H⁺浓度增大，溶液显酸性，石蕊变红。