Question

6．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.85%的NaCl溶液、足量的CuSO₄溶液和100g 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，乙中c電極質量增加16g．據此回答問題：
①電源的N端為正極；
②計算電極b上生成的氣體在標準狀態下的體積3.36L；
③電極f上發生的電極反應為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
④電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發生變化：
甲溶液堿性增強；乙溶液酸性增強；丙溶液酸堿性不變．
（2）如果乙裝置中電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續進行能（填“能”或“否”），這時溶液中電解質為H₂SO₄（填化學式）．

Answer 1

分析 （1）①乙中c電極質量增加，則c處發生的反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極，以此可確定其它電極和電源的正負極；
②甲池中a為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，b為陽極，溶液中氯離子失電子發生氧化反應生成氯氣，依據溶液中氯離子物質的量判斷放電后電子轉移和放電的離子，乙中c電極質量增加，則c處發生的反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，計算電子轉移，結合電子守恒計算；
③f為陽極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣；
④甲中相當于電解水和氯化鈉，生成NaOH，溶液中氫氧根離子的濃度增大，pH變大．乙中陰極為Cu²⁺放電，陽極為OH^-放電，所以H⁺增多，故pH減小．丙中為電解水，對于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變；
（2）乙中陰極為Cu²⁺放電，陽極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，生成的溶液中有電解質硫酸，電解硫酸溶液也可以使電解進行．

解答 解：（1）①乙中c電極質量增加，應為電解池的陰極，發生Cu²⁺+2e^-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極，
故答案為：正；
②甲池中a為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，b為陽極，溶液中氯離子失電子發生氧化反應生成氯氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中c電極質量增加16g為析出的銅，物質的量n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，c處發生的反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，計算電路中電子轉移0.25mol×2=0.5mol，盛放100g 5.85%的NaCl溶液中氯化鈉物質的量=$\frac{100g×5.85%}{58.5g/mol}$=0.1mol，結合電子守恒計算，電極b發生電極反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，生成氯氣0.05mol，電子轉移0.1mol，所以氯離子全部放電后溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，電子轉移=0.5mol-0.1mol=0.4mol，電極反應4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，生成氧氣為0.1mol，
標況下的體積=（0.1mol+0.05mol）×22.4=3.36L，
故答案為：3.36L；
③f為陽極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，電極方程式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
④甲中相當于電解水和氯化鈉，生成NaOH，溶液中氫氧根離子的濃度增大，pH變大，甲堿性增強；乙中陰極為Cu²⁺放電，陽極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，所以H⁺增多，故pH減小，乙酸性增強；丙中為電解水，對于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變，丙酸堿性不變，
故答案為：堿性增強；酸性增強；酸堿性不變；
（2）乙中陰極為Cu²⁺放電，陽極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，當銅全部析出后，通電電解時電解硫酸溶液，電解可以繼續進行，故答案為：能；   H₂SO₄；

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．