Question

【題目】下圖一所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g 5.00％的NaOH溶液，足量的CuSO4溶液和100g 10.00％的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。

（1）圖一中的直流電源為一種性能優(yōu)良的Al-Ag2O電池，其原理如圖二所示。該電池中鋁是負(fù)極，試寫出電池工作時(shí)的正極反應(yīng)式__________________和電池的總化學(xué)反應(yīng)方程式______________。

（2）接通電源后，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.47％，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題：

①電源的N端為_______極；c電極上發(fā)生______反應(yīng)（“氧化”或“還原”）；

②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________；

③列式計(jì)算電極b上生產(chǎn)的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積_______；

④電極c的質(zhì)量變化是_____g；

⑤電解前后各溶液的pH是否發(fā)生變化（“增大”、“減小”或“不變”）

甲溶液_________；乙溶液_________；丙溶液______________。

Answer 1

【答案】 Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O 正 還原 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2.8L 16g 增大 減小 不變

【解析】(1)在Al-Ag2O電池中負(fù)極鋁上的電極反應(yīng)式為2Al-6e-+4OH-═2AlO2-+2H2O，正極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，總反應(yīng)為2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O，故答案為：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；2Al+3Ag2O+2NaOH═2NaAlO2+6Ag+H2O；

(2)①乙杯中c質(zhì)量增加，說明Cu沉積在c電極上，電子是從b-c移動(dòng)，M是負(fù)極，N為正極，c為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：正極；還原；

②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H2O，陽(yáng)極b處為陰離子OH-放電，即4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案為：4OH--4e-=2H2O+O2↑；

③丙中為K2SO4，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x．由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=(100-x)×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol．由方程式2H2+O2═2H2O可知，生成2molH2O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，則生成O2為0.5/4=0.125mol，標(biāo)況下的體積為0.125×22.4=2.8L，故答案為：2.8L；

④整個(gè)電路是串聯(lián)的，所以每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，根據(jù)電極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu，可知轉(zhuǎn)移0.5mol電子生成的m(Cu)= ×64=16g，故答案為：16；

⑤甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu2+放電，陽(yáng)極為OH-放電，電解方程式為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，所以H+增多，故pH減小；丙中為電解水，對(duì)于K2SO4而言，其pH幾乎不變，故答案為：增大；減小；不變。