Question

8．在圖均用石墨作電極的電解池中，甲池中為500mL含某一溶質(zhì)的藍色溶液，乙池中為500mL稀硫酸，閉合K₁，斷開K₂進行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無色氣體生成；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6g．請回答下列問題：
（1）B電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
C電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）甲池電解時反應(yīng)的離子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）甲池電解后溶液的pH為1，要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入CuO，其質(zhì)量為2g．（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）
（4）請你設(shè)計實驗確定甲池原溶液中可能含有的酸根離子，要求：提出兩種可能的假設(shè)，分別寫出論證這兩種假設(shè)的操作步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論
①假設(shè)一：硫酸根離子，取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-；
②假設(shè)二：硝酸根離子，取少量待測液于試管中，滴加濃硫酸，再撒入銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明含有硝酸根離子．
（5）若再將K₁斷開，閉合K₂，靈敏電流計中指針是否會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？理由是什么？

Answer 1

分析 （1）A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A電極是陰極，B電極有無色氣體生成，所以B是陽極，所以C是陰極，該電極產(chǎn)生的氣體是氫氣，D電極是陽極，該極上產(chǎn)生的是氧氣，所以q是正極，p是負(fù)極，根據(jù)電極上離子的放點規(guī)律書寫電極反應(yīng)式；
（2）電解硫酸銅生成硫酸、銅和氧氣，據(jù)此回答；
（3）根據(jù)生成的銅的量計算生成硫酸的量，進而計算pH，電解質(zhì)復(fù)原的方法：出什么加什么；
（4）因為可溶性鹽，電解時得O₂，酸根只有常見的SO₄^2-和NO₃^-，應(yīng)從這兩個角度去鑒定；
（5）再將K₁斷開，閉合K₂，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，形成氫氧燃料電池，通氧氣的是正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)．

解答 解：A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A電極是陰極，B電極有無色氣體生成，所以B是陽極，所以C是陰極，該電極產(chǎn)生的氣體是氫氣，D電極是陽極，該極上產(chǎn)生的是氧氣，所以q是正極，p是負(fù)極，
（1）電解過程中，B是陽極，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，乙池C電極是陰極，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）電解硫酸銅生成硫酸、銅和氧氣，甲池電解時反應(yīng)的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）取出A電極，洗滌、干燥、稱量，電極質(zhì)量增重1.6g，即生成金屬銅的物質(zhì)的量是0.025mol，根據(jù)2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
生成硫酸中氫離子的物質(zhì)的量是0.05mol，所以氫離子濃度是$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，pH=1，電解質(zhì)復(fù)原的方法：出什么加什么，要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加，0.025mol的氧化銅，質(zhì)量是2g，故答案為：1；CuO；2；
（4）根據(jù)兩極上的現(xiàn)象，可以推知電解的是可溶性的銅鹽溶液，陰離子可以是SO₄^2-或NO₃^?，故答案為：取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-；
①硫酸根離子的檢驗方法：取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-，
故答案為：硫酸根離子，取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-；
②硝酸根離子，取少量待測液于試管中，滴加濃硫酸，再撒入銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明含有硝酸根離子，
故答案為：硝酸根離子，取少量待測液于試管中，滴加濃硫酸，再撒入銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明含有硝酸根離子；
（5）再將K₁斷開，閉合K₂，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，形成氫氧燃料電池，故答案為：K₁斷開，閉合K₂，乙池形成了H₂、O₂的燃料電池，從而產(chǎn)生電流．

點評 本題綜合考查學(xué)生原電池和電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫和計算知識，屬于綜合知識的考查，知識的歸納和整理是關(guān)鍵，難度不大．