Question

10．A、B、C三種強(qiáng)電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如表所示：

陽離子	Na+、K+、Cu2+
陰離子	SO42-、OH-

如型l所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯中依次盛放足量的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(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16g．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關(guān)系如圖2所示．請回答下列問題：

（1）M為直流電源的負(fù)極，b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）計(jì)算e電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5.6L．
（3）寫出乙燒杯中的總反應(yīng)方程式：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
（4）如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？能，因?yàn)镃uSO₄溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應(yīng)變?yōu)殡娊馑��?br />（5）要使丙燒杯中的c溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需要進(jìn)行的操作是加入4.5gH₂O．

Answer 1

分析 測得乙中c電極質(zhì)量增加了16g，由表可知乙中含有Cu²⁺，結(jié)合離子的共存可知，B為CuSO₄，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH；
（1）c電極析出Cu，所以c為陰極，則M為負(fù)極；b為陽極，電極上是氫氧根離子失電子生成氧氣；
（2）根據(jù)生成的Cu的量求出轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，再根據(jù)電子守恒求出e上生成的氣體的量；
（3）乙燒杯中電解的是硫酸銅溶液；
（4）溶液中的水也可以被電解；
（5）根據(jù)電解質(zhì)在電解以后要想復(fù)原，符合的原則是：出什么加什么，丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，實(shí)質(zhì)上為電解水結(jié)合電路上電子守恒計(jì)算．

解答 解：測得乙中c電極質(zhì)量增加了16g，由表可知乙中含有Cu²⁺，結(jié)合離子的共存可知，B為CuSO₄，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH；
（1）c電極析出Cu，由銅離子在陰極得電子生成Cu可知c為陰極，則M為負(fù)極，N為正極；b與正極相連，則b為陽極，所以b電極上是氫氧根離子失電子生成氧氣，其電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
故答案為：負(fù)；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）e與電源負(fù)極相連為陰極，則e電極上是氫離子得電子生成氫氣，已知n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，由Cu～2e^-～H₂↑可知生成標(biāo)況下氫氣的體積為0.25mol×22.4L/mol=5.6L，故答案為：5.6L；
（3）乙燒杯中為惰性電極電解硫酸銅溶液，總反應(yīng)為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（4）如果電解過程中CuSO₄溶液中的金屬離子全部析出，此時溶液變成硫酸溶液，繼續(xù)通電，溶液中電解的是水；
故答案為：能，因?yàn)镃uSO₄溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應(yīng)變?yōu)殡娊馑��?br />（5）丙為硫酸鈉或硫酸鉀溶液，實(shí)質(zhì)上為電解水，c電極析出Cu，質(zhì)量增加了16g級0.25mol，轉(zhuǎn)移電子0.5mol，根據(jù)2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，消耗水的物質(zhì)的量為0.25mol，質(zhì)量為0.25mol×18g/mol=4.5g，故答案為：加入4.5gH₂O．

點(diǎn)評 本題考查了電解原理，明確發(fā)生的電極反應(yīng)、電解反應(yīng)及圖象的分析是解答本題的關(guān)鍵，注意利用乙推出各物質(zhì)及電源的正負(fù)極是解答的突破口，題目難度中等．