Question

10．A、B、C三種強電解質，它們在水中電離出的離子如表所示：

陽離子	Na+、K+、Cu2+
陰離子	SO42-、OH-

如型l所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的c溶液，電極均為石墨電極．接通電源，經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系如圖2所示．請回答下列問題：

（1）M為直流電源的負極，b電極上發生的電極反應為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）計算e電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為5.6L．
（3）寫出乙燒杯中的總反應方程式：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（4）如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續進行，為什么？能，因為CuSO₄溶液已轉變為H₂SO₄溶液，反應變為電解水．
（5）要使丙燒杯中的c溶液恢復到原來的狀態，需要進行的操作是加入4.5gH₂O．

Answer 1

分析 測得乙中c電極質量增加了16g，由表可知乙中含有Cu²⁺，結合離子的共存可知，B為CuSO₄，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH；
（1）c電極析出Cu，所以c為陰極，則M為負極；b為陽極，電極上是氫氧根離子失電子生成氧氣；
（2）根據生成的Cu的量求出轉移的電子的物質的量，再根據電子守恒求出e上生成的氣體的量；
（3）乙燒杯中電解的是硫酸銅溶液；
（4）溶液中的水也可以被電解；
（5）根據電解質在電解以后要想復原，符合的原則是：出什么加什么，丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，實質上為電解水結合電路上電子守恒計算．

解答 解：測得乙中c電極質量增加了16g，由表可知乙中含有Cu²⁺，結合離子的共存可知，B為CuSO₄，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH；
（1）c電極析出Cu，由銅離子在陰極得電子生成Cu可知c為陰極，則M為負極，N為正極；b與正極相連，則b為陽極，所以b電極上是氫氧根離子失電子生成氧氣，其電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
故答案為：負；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）e與電源負極相連為陰極，則e電極上是氫離子得電子生成氫氣，已知n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，由Cu～2e^-～H₂↑可知生成標況下氫氣的體積為0.25mol×22.4L/mol=5.6L，故答案為：5.6L；
（3）乙燒杯中為惰性電極電解硫酸銅溶液，總反應為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（4）如果電解過程中CuSO₄溶液中的金屬離子全部析出，此時溶液變成硫酸溶液，繼續通電，溶液中電解的是水；
故答案為：能，因為CuSO₄溶液已轉變為H₂SO₄溶液，反應變為電解水；
（5）丙為硫酸鈉或硫酸鉀溶液，實質上為電解水，c電極析出Cu，質量增加了16g級0.25mol，轉移電子0.5mol，根據2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，消耗水的物質的量為0.25mol，質量為0.25mol×18g/mol=4.5g，故答案為：加入4.5gH₂O．

點評 本題考查了電解原理，明確發生的電極反應、電解反應及圖象的分析是解答本題的關鍵，注意利用乙推出各物質及電源的正負極是解答的突破口，題目難度中等．