Question

2．利用如圖所示裝置電解硝酸銀溶液和飽和硫酸鈉溶液（甲中盛有AgNO₃溶液，乙中盛有飽和Na₂SO₄溶液）．

（1）通電一段時間，觀察到濕潤的淀粉KI試紙的C（選填“C”或“D”）端變藍．
（2）裝置甲中陽極為Pt，陰極的電極反應式為Ag⁺+e^-=Ag．
（3）裝置乙中觀察到的現象是①Cu極附近溶液變藍 ②石墨電極逸出氣體 ③溶液中出現藍色沉淀．
（4）電解一段時間后，裝置甲、乙中共收集到氣體0.168L（標準狀況下），而且該時間段內裝置乙中析出硫酸鈉晶體（Na₂SO₄•10H₂O）w g，測得裝置甲中溶液的體積為1L，則裝置甲中溶液的pH為2．電解前飽和Na₂SO₄溶液中溶質的質量分數的計算式為$\frac{71w}{161（w+0.18）}$×100%（計算時忽略電解過程中的其他副反應）．

Answer 1

分析 （1）D點與負極相連為陰極，C點為陽極，陽極上碘離子失電子生成單質碘；
（2）裝置甲中Pt與正極相連為陽極；Fe為陰極，陰極上銀離子得電子生成Ag；
（3）乙裝置中Cu與正極相連失電子生成銅離子，石墨上氫離子得電子生成氫氣和氫氧根離子；
（4）甲、乙裝置中共收集到標準狀況下的氣體0.168L，應分別為氧氣和氫氣，則氧氣為0.168L×$\frac{1}{3}$=0.056L，n（0₂）=$\frac{0.056L}{22.4L/mol}$=0.0025mol，轉移電子0.01mol，結合電子守恒計算；乙中析出硫酸鈉晶體（Na₂SO₄﹒10H₂O）ωg，由于陽極生成銅離子，溶液中應生成氫氧化銅沉淀，可認為硫酸鈉全部析出，則m（Na₂SO₄）=$\frac{142w}{322}$g，
根據2H₂O-2e^-=2H⁺+2OH^-可知消耗水為0.01mol，質量為0.18g，則溶液質量為（w+0.18）g，再求出電解前飽和Na₂SO₄溶液中溶質的質量分數．

解答 解：（1）D點與負極相連為陰極，C點為陽極，陽極上碘離子失電子生成單質碘，單質碘遇到淀粉溶液會變藍色，所以C點變藍色；
故答案為：C；
（2）裝置甲中Pt與正極相連為陽極；Fe為陰極，陰極上銀離子得電子生成Ag，則陰極的電極方程式為：Ag⁺+e^-=Ag；
故答案為：Pt；Ag⁺+e^-=Ag；
（3）乙裝置中Cu與正極相連失電子生成銅離子，所以Cu電極附近溶液變藍色，石墨上氫離子得電子生成氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子與銅離子結合生成氫氧化銅藍色沉淀；
故答案為：①Cu極附近溶液變藍 ②石墨電極逸出氣體 ③溶液中出現藍色沉淀；
（4）甲、乙裝置中共收集到標準狀況下的氣體0.168L，應分別為氧氣和氫氣，則氧氣為0.168L×$\frac{1}{3}$=0.056L，n（0₂）=$\frac{0.056L}{22.4L/mol}$=0.0025mol，轉移電子0.01mol，
甲中盛有AgNO₃溶液，電解時生成硝酸，n（H⁺）=n（e^-）=0.01mol，則c（H⁺）=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，則pH=2；
乙中析出硫酸鈉晶體（Na₂SO₄﹒10H₂O）ωg，由于陽極生成銅離子，溶液中應生成氫氧化銅沉淀，可認為硫酸鈉全部析出，則m（Na₂SO₄）=$\frac{142w}{322}$g，
根據2H₂O-2e^-=2H⁺+2OH^-可知消耗水為0.01mol，質量為0.18g，則溶液質量為（w+0.18）g，
所以質量分數為$\frac{142w}{322（w+0.18）}$×100%=$\frac{71w}{161（w+0.18）}$×100%；
故答案為：2；$\frac{71w}{161（w+0.18）}$×100%．

點評 本題綜合考查電解原理，側重于考查學生綜合運用電解知識的能力，題目難度較大，注意把握電解規(guī)律以及電子守恒在計算中的應用，能正確判斷電極方程式．