Question

13．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放109g5.51%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和200g10.00%的K₂SO₄溶液．電極均為石墨電極．接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，乙中c電極質量增加．據此回答問題：
（1）電極b上發生的電極反應為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）電極b上生成的氣體在標狀況下的體積為5.6 L，此時甲燒杯中NaOH溶液的物質的量濃度為（設溶液的密度為1g/cm³）1.5mol/L．
（3）電極c的質量變化是32g，欲使電解后乙中的電解液恢復到起始狀態，應該向溶液中加入適量的C（填字母編號）．
A．Cu（OH）₂       B．Cu₂O       C．CuCO₃      D．Cu₂（OH）₂CO₃
（4）其他條件不變，如果把乙裝置改為電解精煉銅，則c電極的材料為精銅或純銅，d電極的材料為粗銅．

Answer 1

分析 乙為足量的CuSO₄溶液，接通電源，經過一段時間后，乙中c電極質量增加，由此可知c為電解池的陰極，則d為陽極，M為負極，N為正極，a為陰極，
b為陽極，e為陰極，f為陽極，電解池工作時，陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，結合電解規律和離子的放電順序可解答該題．

解答 解：（1）甲為5.51%的NaOH溶液，b為陽極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極方程式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）丙為200g10.00%的K₂SO₄溶液，通電時為電解水，其中m（K₂SO₄）=200g×10.00%=20g，
接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，設溶液的質量為m，則m×10.47%=20g，m=191g，電解水的質量為200g-191g=9g，n（H₂O）=0.5mol，
由2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑可知轉移電子1mol電子，
電極b方程式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，轉移1mol電子，生成0.25molO₂，體積為5.6L，
甲也為電解水的電解裝置，應減少水9g，則電解后NaOH溶液的質量為109g-9g=100g，體積為0.1L，
又n（NaOH）=$\frac{109g×5.51%}{40g/mol}$=0.15mol，
則c（NaOH）=$\frac{0.15mol}{0.1L}$=1.5mol/L，
故答案為：5.6 L；1.5mol/L；
（3）電極c反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，轉移1mol電子生成0.5molCu，質量為32g，
電解硫酸銅溶液時陽極生成氧氣，陰極生成銅，則欲使電解后乙中的電解液恢復到起始狀態，應該向溶液中加入適量的CuCO₃，
故答案為：32； C；
（4）把乙裝置改為電解精煉銅，陰極應為純銅，陽極為粗銅，故答案為：精銅或純銅；粗銅．

點評 本題考查了原電池原理以及物質的量的有關計算，根據轉移電子數相等來分析解答即可，難度不大，注意電極方程式的書寫，為解答該題的關鍵．