Question

5．現(xiàn)有500mLK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，其中c（SO₄^2-）=0.4mol/L，用A作電極電解該溶液，通電一段時間后停止（假設電解后溶液體積不發(fā)生變化）．
（1）若A是石墨，兩極各收集到2.24L氣體（標準狀況）．
①陽極電極反應式是4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-．
②陰極處的實驗現(xiàn)象是石墨電極上有紅色物質析出，電極上有氣泡產生．
③溶液中c（K⁺）=0.4mol/L．
④電解后c（H⁺）=0.4mol/L．
（2）若A是質量相等的銅，反應后兩極質量相差為3.2g．
①陰極電極反應式是Cu²⁺+2e^-→Cu．
②陽極質量變化量是1.6g．

Answer 1

分析 （1）電解0.5LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陽極發(fā)生的反應為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，陰極上發(fā)生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，
兩極均收集到2.24L（標況）氣體，即均生成0.1mol的氣體，陽極生成0.1mol氧氣說明轉移了0.4mol電子，而陰極上生成的0.1molH₂只得到了0.2mol電子，所以剩余0.2mol電子由銅離子獲得，且溶液中有0.1mol銅離子，c（SO₄^2-）=0.4mol/L，有0.2molSO₄^2-，據電荷守恒分析；
（2）若A是質量相等的銅，該池相當于電鍍池，反應后兩極質量相差為3.2g，則陽極質量減少1.6g，陰極質量增加1.6g，據此分析．

解答 解：（1）①電解0.5LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陽極發(fā)生的反應為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，故答案為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-；
②陰極上發(fā)生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，現(xiàn)象為石墨電極上有紅色物質析出，電極上有氣泡產生，
故答案為：石墨電極上有紅色物質析出，電極上有氣泡產生；
③兩極均收集到2.24L（標況）氣體，即均生成0.1mol的氣體，陽極生成0.1mol氧氣說明轉移了0.4mol電子，而陰極上生成的0.1molH₂只得到了0.2mol電子，所以剩余0.2mol電子由銅離子獲得，且溶液中有0.1mol銅離子，c（SO₄^2-）=0.4mol/L，有0.2molSO₄^2-，據電荷守恒，鉀離子物質的量為0.2mol，所以其濃度為0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；
④陽極發(fā)生的反應為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，陰極上發(fā)生的電極反應為：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，當陰極上銅離子放電完成后，相當于電解水，所以氫離子物質的量增大的量是陰極上銅離子放電時陽極上反應消耗的氫氧根離子的物質的量，溶液中有0.1mol銅離子，消耗氫氧根離子物質的量為0.2mol，氫離子濃度為$\frac{0.2mol}{0.5L}$=0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；
（2）①若A是質量相等的銅，該池相當于電鍍池，陰極上銅離子放電生成Cu，電極反應式為Cu²⁺+2e^-→Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-→Cu；
②若A是質量相等的銅，該池相當于電鍍池，反應后兩極質量相差為3.2g，則陽極質量減少1.6g，陰極質量增加1.6g，故答案為：1.6g．

點評 本題考查了電解池和電鍍池的相關知識，做題時要注意根據電極反應現(xiàn)象以及電荷守恒等等，題目難度不大．