Question

8．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	Ag+　　　Na+
陰離子	NO3-　　SO42-　　　Cl-

如圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的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27g．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間的關系如圖2．據此回答下列問題：
（1）M為電源的負極（填“正”或“負”），e電極上產生的氣體體積為2.8L（標準狀況下）．
（2）e電極上發生的電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據乙中C電極質量增加了27克，說明C電極是陰極，連接C電極的電源M電極為負極；根據C電極上質量增加，析出金屬單質，所以乙裝置中含有銀離子，又電解乙裝置中電解質溶液，溶液的pH值減小，所以陽極上析出氫氧根離子，根據離子的放電順序判斷電解質；電解時，甲裝置中溶液的pH值增大，說明陰極上氫離子放電，陽極上放電能力比氫氧根離子強的離子放電，據此判斷電解質，甲裝置電解質溶液是NaCl溶液，乙電解質溶液是AgNO₃溶液，丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，電解水e電極上產生氧氣結合電路上電子守恒計算e電極上產生的氣體體積；
（2）根據丙中pH值不變，說明為電解水型，為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，e電極為陰極，發生還原反應，據此書寫電極反應式．

解答 解：（1）接通電源，經過一段時間后，測得乙中C電極質量增加了27克，說明C電極是陰極，所以連接陰極的電極M是原電池的負極；由圖2可知，電解時，甲裝置中溶液的pH值增大，說明陽極上是放電能力大于氫氧根離子的離子放電，根據表格知，為氯離子，氯離子和銀離子能生成沉淀，所以甲裝置電解質溶液是NaCl溶液；因為C電極上質量增加，析出金屬單質，所以乙裝置中含有銀離子，由圖2可知，電解時，裝置乙中pH值減小，說明陽極上是氫離子放電，溶液中含有的陰離子是含氧酸根離子，該電解質溶液是AgNO₃溶液，乙中C電極質量增加了27克，根據Ag+e^-=Ag，所以轉移電子是$\frac{27g}{108g/mol}$=0.25mol，丙中pH值不變，說明為電解水型，為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，e電極為陰極，反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，所以生成標準狀況下的體積為：$\frac{0.25mol}{2}$×22.4L/mol=2.8L，
故答案為：負；2.8；
（2）丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，實質上為電解水，電極f為陽極，反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，e電極為陰極，反應式為：4H⁺+4e^-=2H₂↑，即2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，明確“C電極上質量的變化”的意思是解本題的關鍵，根據原電池和電解質各電極上發生反應的類型即可解答本題，題目難度中等．