Question

7．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和l00g 10.00%的K₂SO₄溶液．電極均為石墨電極．
（1）接通電源，經過一段時間后，測得e電極上收集到氣體在標準狀況下體積為4.48L，乙中c電極質量增加．據此回答問題：
①電源的N端為正極．
②電極b上發生的電極反應為4OH^---4e^-=O₂+2H₂O
③電解前后甲溶液 pH變大；乙溶液 pH變小；丙溶液 pH不變．（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）寫出乙溶液中的電解反應方程式：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺需加入16g氧化銅（填物質名稱）復原．

Answer 1

分析 （1）①該裝置是電解池，接通電源，經過一段時間后，乙中c電極質量增加，說明C電極是電解池陰極，則d電極是陽極，連接電解池陽極的原電池電極是正極；
②電解氫氧化鈉溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；
③電解丙溶液時，根據陰陽極上析出的物質確定溶液中氫離子濃度是否變化來判斷溶液的pH值是否變化；
（2）電解硫酸銅溶液時陰極上析出銅，陽極上析出氧氣，根據電子守恒以及電解質復原“出什么加什么，出多少加多少”的原理進行計算回答．

解答 解：（1）①該裝置是電解池，接通電源，經過一段時間后，乙中c電極質量增加，說明C電極是電解池陰極，則d電極是陽極，連接電解池陽極的原電池電極是正極，所以N是原電池正極，故答案為：正；
②電解氫氧化鈉溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③電解氫氧化鈉溶液，相當于電解水，氫氧化鈉濃度增加，所以pH增大，電解硫酸銅生成的是硫酸溶液，溶液的pH變小，電解K₂SO₄溶液時，陰極上析出氫氣，陽極上析出氧氣，實際上電解的是水，K₂SO₄溶液的濃度增大，但溶液的pH值不變，故答案為：變大；變小；不變；
（2）電解硫酸銅溶液時陰極上析出銅，陽極上析出氧氣，2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，e電極是陰極，該電極上收集到氣體氫氣在標準狀況下體積為4.48L即0.2mol，根據反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，轉移電子是0.4mol，根據電子守恒，結合反應：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，生成金屬銅是0.2mol，根據元素守恒以及“出什么加什么，出多少加多少”的原理，加入氧化銅0.2mol，質量是16g，故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；16；氧化銅．

點評 本題為電化學知識的綜合應用，做題時要注意根據電極反應現象判斷出電解池的陰陽級，進而判斷出電源的正負極，要注意三個電解池為串聯電路，各電極上得失電子的數目相等．做題時要正確寫出電極方程式，準確判斷兩極上離子的放電順序．