Question

11．X、Y、Z三種強電解質，它們在水中電離出的離子如下表所示：
如圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放250mL足量的X溶液、足量的Y溶液、足量的Z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6.4g．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系圖2如下．據此回答下列問題：

陽離子	Na+、K+、Cu2+
陰離子	SO42-、OH-

（1）M為電源的負極（填寫“正”或“負”）．電解一段時間后，在e、f兩極附近分別滴加酚酞，變紅的是e極．
（2）甲燒杯中電極b上發生的電極反應為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（3）乙燒杯電解的總反應離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；甲燒杯中a、b兩極共產生標準狀況下3.36L的氣體．

Answer 1

分析 測得乙中c電極質量增加了6.4g，則乙中含有Cu²⁺，結合離子的共存可知，乙為CuSO₄，丙中pH不變，則為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH，
（1）乙中c電極銅離子得電子，則c為陰極，即M為電源負極，則b為陽極，堿溶液中OH^-放電，f是陽極，堿溶液中OH^-放電，e是陰極，是氫離子得電子的還原反應，氫離子放電生成氫氣；
（2）b為陽極，堿溶液中OH^-放電；
（3）根據電解池的工作原理來書寫電解方程式，根據電極反應結合電子守恒計算產生氣體的物質的量．

解答 解：測得乙中c電極質量增加了6.4g，則乙中含有Cu²⁺，結合離子的共存可知，乙為CuSO₄，丙中pH不變，則為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH，
（1）乙中c電極銅離子得電子，則c為陰極，即M為電源負極，N是正極，則b為陽極，堿溶液中OH^-放電，f是陽極，堿溶液中OH^-放電，e是陰極，該電極上氫離子得電子的還原反應生成氫氣，氫離子濃度減小，所以堿性增強，遇到酚酞顯示紅色，故答案為：負；e；
（2）b為陽極，堿溶液中OH^-放電，電極反應為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；故答案：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（3）乙燒杯電解質是硫酸銅溶液，電解的總反應離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，甲燒杯中盛有NaOH或是KOH，電解時的a極上發生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑；b電極上發生電極反應：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，乙中c電極質量增加6.4g，即產生Cu0.1mol，根據Cu～2e^-，所以轉移電子是0.2mol，產生氫氣是0.1mol，產生氧氣是0．，05mol，兩電極上產生氣體0.15mol，體積是0.15mol×22.4L/mol=3.36L．
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；3.36．

點評 本題考查電解原理，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．