专题八 电化学

专题八电化学

[考纲要求] 1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一盐桥问题面面观

1．电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。

2．盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化学知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。

(1)考查盐桥的作用；

(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写；

(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向；

(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。

题组一明确原理，设计装置

1．根据下图，下列判断中正确的是()

A．烧杯a中的溶液pH降低

B．烧杯b中发生氧化反应

C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2

2．[2013·广东理综，33(2)(3)](2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属

元素。

②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察

到负极__________。

③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是_____________________。

(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选__________作阳

极。

方法归纳

1．工作原理

原电池的闭合回路有外电路与内电路之分，外电路的电流是从正极流向负极，内电路是从负极流向正极，

故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。

2．设计思路

首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。

题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动

3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是

()

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

4．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3－4＋2I－＋2H＋ AsO3－3＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。

下列叙述中正确的是()

A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转

B．甲组操作时，溶液颜色变浅

C．乙组操作时，C2做正极

D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－

失误防范

(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。

(2)电子流向的分析方法：

①改变条件，平衡移动；

②平衡移动，电子转移；

③电子转移，判断区域；

④根据区域，判断流向；

⑤根据流向，判断电极。

考点二燃料电池与不同“介质”

不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。

(1)酸性介质，如H2SO4。

CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为

负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋正极：3

2O2＋6e

－＋6H＋===3H

2

O

(2)碱性介质，如KOH溶液。

CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO2－3，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2

O 正极：32

O 2＋6e －＋3H 2O===6OH －

(3)熔融盐介质，如K 2CO 3。

在电池工作时，CO 2－3移向负极。CH 3OH 在负极上失去电子，在CO 2－

3的作用下生成CO 2气体，O 2在正极上

得到电子，在CO 2的作用下生成CO 2－

3，其电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋3CO 2－3===4CO 2↑＋2H 2O 正极：32

O 2＋6e －＋3CO 2===3CO 2－

3 (4)掺杂Y 2O 3的ZrO 3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O 2－

。

根据O 2－移向负极，在负极上CH 3OH 失电子生成CO 2气体，而O 2在正极上得电子生成O 2－

，电极反应式

为 负极：CH 3OH －6e －＋3O 2－===CO 2↑＋2H 2O 正极：32O 2＋6e －===3O 2－

题组一 判断“酸、碱”介质，理清书写思路

1． (2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH 3CH 2OH －4e －

＋

H 2O===CH 3COOH ＋4H ＋

。下列有关说法正确的是 ( )

A ．检测时，电解质溶液中的H ＋

向负极移动

B ．若有0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L 氧气

C ．电池反应的化学方程式为CH 3CH 2OH ＋O 2===CH 3COOH ＋H 2O

D ．正极上发生的反应为O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －

2． 将两个铂电极放置在KOH 溶液中，然后分别向两极通入CH 4和O 2，即可产生电流。下列叙述正确的

是 ( )

①通入CH 4的电极为正极 ②正极的电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －

③通入CH 4的电极反应式为

CH 4＋2O 2＋4e －===CO 2＋2H 2O ④负极的电极反应式为CH 4＋10OH －－8e －===CO 2－

3＋7H 2O ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动 A ．①③⑤ B ．②④⑥ C ．④⑤⑥ D ．①②③ 思路归纳

对于燃料电池，正极往往通入O 2，书写时应注意：

(1)首先书写正极反应式：①酸性O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O ②碱性O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －

(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。 题组二 区分介质“状态”，判断离子流向

3． 某燃料电池以Ca(HSO 4)2固体为电解质传递H ＋

，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H 2＋

O 2===2H 2O 。

请回答：

(1)H ＋

由____极通过固体酸电解质传递到另一极(填a 或b)。 (2)b 极上发生的电极反应式是__________________。

4． 科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如下图所示装置中，以稀

土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH 4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y 2O 3的ZrO 3固体，它

在高温下能传导正极生成的O 2－

。

(1)c 电极的名称为________。

(2)d 电极上的电极反应式为____________________。 失误防范

根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向

负极区。

考点三 突破电解池，应用“不寻常”

“六点”突破电解池

1． 分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。 2． 剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 3． 注意放电顺序。

4． 书写电极反应，注意得失电子守恒。 5． 正确判断产物。

(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶

解生成Fe 2＋，而不是Fe 3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S 2－

>I －>Br －>Cl －>OH －

(水)。

(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断： Ag ＋>Hg 2＋>Fe 3＋>Cu 2＋>H ＋>Pb 2＋>Fe 2＋>H ＋

(水) 6． 恢复原态措施。

电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，

但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO 4溶液，Cu 2＋

完全放电之前，可加入CuO 或CuCO 3复原，而Cu 2＋

完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu 2(OH)2CO 3复原。

题组一 对可充电电池的深度剖析

1． Li/SO 2电池具有输出功率高和低温性能好等特点，其电解质是LiBr ，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应

式为2Li ＋2SO 2 放电

充电

Li 2S 2O 4。下列说法正确的是 ( )

A ．该电池反应为可逆反应

B ．放电时，Li ＋

向负极移动

C ．充电时，阴极反应式为Li ＋＋e －

===Li

D ．该电池的电解质溶液可以换成LiBr 的水溶液

2． 某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为Li 1－x CoO 2＋Li x C 6===6C ＋LiCoO 2，

其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是 ( ) A ．放电时Li x C 6发生氧化反应

B ．充电时，Li ＋

通过阳离子交换膜从左向右移动 C ．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连

D ．放电时，电池的正极反应为Li 1－x CoO 2＋x Li ＋＋x e －

===LiCoO 2 方法技巧

对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，

正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“＋”极与外接直流电源的正极相连，电池的“－”极与外接直流电源的负极相连。

题组二 电解原理的“不寻常”应用 (一)处理废水

3． 某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含

铬废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是 ( ) A ．A 为电源正极

B ．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr 2O 2－7＋6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3

＋

＋7H 2O

C ．阴极区附近溶液pH 降低

D ．若不考虑气体的溶解，当收集到H 2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr 2O 2－

7被还原 (二)制备物质

4． 电解尿素[CO(NH 2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：

电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极，

(1)A极为________，电极反应式为________________________________________。

(2)B极为________，电极反应式为________________________________________。

(三)处理废气

5．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。(电极材料为石墨)

(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极，C口流出的物质是________。

(2)SO2－3放电的电极反应式为____________。

(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。

考点四“两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护

1．两比较

(1)

(2)

①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的

腐蚀。

②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。

③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。

④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。

2．两种保护方法

(1)加防护层

如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。

(2)电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；

②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。

题组一两种腐蚀的比较

1．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是

()

A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀

B．一段时间后，a管液面高于b管液面

C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋

2．右图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是() A．发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2

B．铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2

C．铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe－2e===Fe2＋

D．发生化学腐蚀：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋

失误防范

正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；

NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。

题组二腐蚀快慢与防护方法的比较

3．(2012·山东理综，13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

4．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()

A．图1中，铁钉易被腐蚀

B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

考点五正确理解“电解池”的串联突破电化学的计算

电化学计算的基本方法和技巧：

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：

1．根据电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

2．根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

3．根据关系式计算

根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：

4e －

～2Cl 2(Br 2、I 2)～O 2 2H 2～2Cu ～4Ag ～4

n

M

阴极产物

(式中M 为金属，n 为其离子的化合价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

题组一 无明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算

1． 如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH===2K 2CO 3＋6H 2O ，下列说法正确的是

( )

A ．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

B ．甲池通入CH 3OH 的电极反应式为CH 3OH －6e －＋2H 2O===CO 2－3＋8H ＋

C ．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO 4溶液恢复到原浓度

D ．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O 2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g 固体 题组二 有明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算

2． 在如图所示的装置中，若通直流电5 min 时，铜电极质量增加2.16 g 。试回答下列问题。

(1)电源中X 电极为直流电源的________极。

(2)pH 变化：A ：________，B ：________，C ：________(填“增大”、“减小”或“不变”)

(3)通电5 min 时，B 中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL ，则通电前CuSO 4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。

(4)若A 中KCl 足量且溶液的体积也是200 mL ，电解后，溶液的pH 为__________(设电解前后溶液体积无变化)。 失误防范

(1)无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断阴、阳极。

(2)有明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“电极现象”判断阴、阳极，从而判断电源的正、负极，进一步判断其它“电解池”的阴、阳极。

1． 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是( )

A ．a 和b 用导线连接时，铁片上会有金属铜析出

B ．a 和b 用导线连接时，铜片上发生的反应为2H ＋＋2e －

===H 2↑

C ．无论a 和b 是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

D ．a 和b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu 2＋

向铜电极移动 2． 用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是 ( )

A ．K 与N 连接时，铁被腐蚀

B ．K 与N 连接时，石墨电极产生气泡

C ．K 与M 连接时，一段时间后溶液的pH 增大

D ．K 与M 连接时，石墨电极反应式：4OH －－4e －

===2H 2O ＋O 2↑

3． 研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF 2—CaO 作电解质，利用右图

所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是 ( )

A ．由TiO 2制得1 mol 金属Ti ，理论上外电路转移2 mol 电子

B ．阳极的电极反应式为

C ＋2O 2－－4e －

===CO 2↑ C ．在制备金属钛前后，整套装置中CaO 的总量减少

D ．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb 电极

4． 在下列装置中，MSO 4和NSO 4是两种常见金属的易溶盐。当K 闭合时，SO 2－

4从右到左通过交换膜移向M

极，下列分析正确的是 ( )

A ．溶液中c (M 2＋

)减小

B ．N 的电极反应式：N===N 2＋＋2e －

C ．X 电极上有H 2产生，发生还原反应

D ．反应过程中Y 电极周围生成白色胶状沉淀

5． 一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质为铁氰化钾K 3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K 4[Fe(CN)6]的混合

溶液，下列说法不正确的是 ( )

A ．K ＋

移向催化剂b

B ．催化剂a 表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e －===[Fe(CN)6]3－

C ．Fe(CN)3－

6在催化剂b 表面被氧化

D ．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－

浓度基本保持不变

6． 太阳能光伏发电系统是被称为“21世纪绿色光源”的半导体照明(LED)系统(如图)。已知发出白光的LED

是将GaN 芯片和钇铝石榴石(Y AG ，化学式：Y 3Al 5O 12)芯片封装在一起做成。下列说法中不正确的是 ( )

A ．光伏发电是将太阳能转变为电能

B ．上图中N 区半导体为负极，P 区半导体为正极，电流从a 流向b

C ．YAG 中钇显＋3价

D ．Ga 与N 在元素周期表中不处于同一主族

7． 早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)=====电解

4Na ＋O 2↑＋2H 2O ；后来盖·吕萨克

用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：

3Fe ＋4NaOH=====1 100 ℃

Fe 3O 4＋2H 2↑＋4Na ↑。下列有关说法正确的是

( )

A ．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电解反应为2OH －

－2e －

===H 2↑＋O 2↑ B ．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强 C ．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同

D ．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图)，电解槽中石墨极为阴极，铁为阳极 8． 相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是 ( )

9． 下列图示中关于铜电极的连接错误的是

( )

10．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

完成下列填空：

(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。

(2)写出正、负极反应的方程式。

正极：________________，负极：________________。

(3)按图1装置实验，约8分钟才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是____________________(填字母序号)。 a ．用纯氧气代替具支试管内的空气

b ．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物

c ．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水

(4)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施________(填“可行”或“不行”)。

11．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH 一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如

下表：

(1)

许阴(阳)离子通过。

①阴极的电极反应式为__________________。

②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式

______________________________________。

③淡水的出口为a、b、c中的________出口。

(2)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如

LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池电解质为传导Li＋的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。

12．A、B、C

如图1B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH 与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：

(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为________。

(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。

(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_________________________________。

(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的物质和质

量)______________________________。

13．以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相) R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)

分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：

CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S

2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋

①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。

②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。

(2)阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。

(3)若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。

(4)步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是____________。

(5)步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。