Question

15．如圖所示，若電解5 min時銅電極質量增加2.16g，試回答：
（1）電源電極X名稱為負極．
（2）pH變化：A增大，B減小，C不變．
（3）通電5min時，B中共收集224mL氣體（標準狀況），溶液體積為200mL．（設電解前后溶液不變）則通電前CuSO₄溶液的物質的量濃度為0.025 mol•L^-1．
（4）若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH是13（設前后體積無變化）．

Answer 1

分析 （1）由銅電極的質量增加，則Cu電極為陰極，可知X為電源的負極；
（2）A中電解KCl溶液生成KOH，pH增大，B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，pH減小根據C中電極反應判斷；
（3）根據電極反應及電子守恒來計算；
（4）根據A中的電極反應及與C中轉移的電子守恒來計算．

解答 解：（1）由銅電極的質量增加，發生Ag⁺+e^-═Ag，則Cu電極為陰極，Ag為陽極，Y為正極，可知X為電源的負極，故答案為：負極；
（2）A中電解KCl溶液生成KOH，pH增大，B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，溶液中氫離子濃度增大，pH減小，C中陰極反應為Ag⁺+e^-═Ag，陽極反應為Ag-e^-═Ag⁺，溶液濃度不變，則pH不變，
故答案為：增大；減小；不變；
（3）C中陰極反應為Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，則轉移的電子為0.02mol，
B中陽極反應為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，則轉移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，
則在陰極也生成112mL氣體，由2H⁺+2e^-═H₂↑，則氫氣的物質的量為0.005mol，該反應轉移的電子為0.01mol，
則Cu²⁺+2e^-═Cu中轉移0.01mol電子，所以Cu²⁺的物質的量為0.005mol，通電前c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案為：0.025 mol•L^-1；
（4）由A中發生2KCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Cl₂↑～2e^-，由電子守恒可知，轉移0.02mol電子時生成0.02molKOH，忽略溶液體積的變化，則c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol•L^-1，溶液pH=13，
故答案為：13．

點評 本題考查電解原理，明確Cu電極的質量增加是解答本題的突破口，并明確發生的電極反應及電子守恒即可解答，注意計算時電子守恒的應用，題目難度中等．