Question

9．在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色稀溶液進(jìn)行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無(wú)色氣體生成；當(dāng)溶液中的原溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6g．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）A電極是接電源的負(fù)極；B電極的反應(yīng)式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）原溶液的物質(zhì)的量濃度是0.05mol/L；電解后溶液的pH為1．（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）
（3）請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定原溶液中可能所含的酸根離子，要求：提出兩種可能的假設(shè)，分別寫出論證這兩種假設(shè)的操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
假設(shè)①假設(shè)原溶液中的酸根離子是硫酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的陰離子是SO₄^2-
假設(shè)②假設(shè)原溶液中的酸根離子是硝酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入銅，微熱，若銅溶解，并有無(wú)色氣體生成，且在空氣中變?yōu)榧t棕色，則原溶液中所含的陰離子是NO₃^-．

Answer 1

分析 （1）和電源的負(fù)極相連的是電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，和電源的正極相連的是電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）陰極析出金屬銅的質(zhì)量是1.6g，根據(jù)電極反應(yīng)計(jì)算硫酸銅的物質(zhì)的量以及溶液中氫離子的物質(zhì)的量，進(jìn)而根據(jù)濃度等于物質(zhì)的量和體積之比計(jì)算物質(zhì)的量濃度以及pH；
（3）該溶液中一定是含銅離子的可溶性的鹽溶液，所以可以是硝酸銅，或是硫酸銅，根據(jù)離子的特征離子反應(yīng)檢驗(yàn)硫酸根離子以及硝酸根離子的存在即可．

解答 解：（1）電解液是藍(lán)色溶液，A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A極是銅離子得電子，所以A極是陰極，A接的是電源的負(fù)極，B電極有無(wú)色氣體生成，則一定是氫氧根失電子產(chǎn)生的氧氣，反應(yīng)：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：負(fù)；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）陰極反應(yīng)：2Cu²⁺+4e^-→2Cu，陽(yáng)極反應(yīng)：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g，所以陰極析出金屬銅的質(zhì)量是1.6g，即0.025mol，所以銅離子的濃度=$\frac{0.025mol}{0.5L}$=0.05mol/L，原溶液的物質(zhì)的量濃度是0.05mol/L，生成氫離子的物質(zhì)的量為0.05mol，所以c（H⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，即pH=1，故答案為：0.05mol/L；1；
（3）該溶液中一定是含銅離子的可溶性的鹽溶液，所以可以是硝酸銅，或是硫酸銅，不能是氯化銅，因?yàn)椴粫?huì)出現(xiàn)氯氣，檢驗(yàn)硫酸根離子可以采用加入氯化鋇溶液的方法，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的陰離子是SO₄^2-；檢驗(yàn)酸環(huán)境下的硝酸根離子，可以加入金屬銅并有無(wú)色氣體生成，且在空氣中變?yōu)榧t棕色，則原溶液中所含的陰離子是NO₃^-，
故答案為：①假設(shè)原溶液中的酸根離子是硫酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的陰離子是SO₄^2-；②假設(shè)原溶液中的酸根離子是硝酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入銅，微熱，若銅溶解，并有無(wú)色氣體生成，且在空氣中變?yōu)榧t棕色，則原溶液中所含的陰離子是NO₃^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生電解池的工作原理，注意電極反應(yīng)式的書寫以及電極反應(yīng)、電子守恒的計(jì)算是關(guān)鍵，難度不大．