Question

13．A、B、C三種強(qiáng)電解質(zhì)，它們?cè)谒�中電離出的離子如表所示

陽(yáng)離子	Ag+、Na+
陰離子	NO3-、SO42-、Cl-

下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放足量的A、B、C三種溶液，電極均為石墨電極．接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得乙中C電極質(zhì)量增加了54克．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時(shí)間t的關(guān)系圖如下．據(jù)此回答下列問題

（1）N為電源的正極
（2）計(jì)算電極f上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積2.8L．
（3）寫出乙燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）若電解后甲溶液的體積為5 L，則該溶液的pH為13．
（5）要使丙恢復(fù)到原來的狀態(tài)，應(yīng)加入4.5 gH₂O．（填寫化學(xué)式）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)乙中C電極質(zhì)量增加了54克，說明C電極是陰極，連接C電極的電源M電極為負(fù)極，N為正極；
（2）根據(jù)C電極上質(zhì)量增加，析出金屬單質(zhì)，所以乙裝置中含有銀離子，又電解乙裝置中電解質(zhì)溶液，溶液的pH值減小，所以陽(yáng)極上析出氫氧根離子，根據(jù)離子的放電順序判斷電解質(zhì)；電解時(shí)，甲裝置中溶液的pH值增大，說明陰極上氫離子放電，陽(yáng)極上放電能力比氫氧根離子強(qiáng)的離子放電，據(jù)此判斷電解質(zhì)，甲裝置電解質(zhì)溶液是NaCl溶液，乙電解質(zhì)溶液是AgNO₃溶液，丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，電解水f電極上產(chǎn)生氧氣結(jié)合電路上電子守恒計(jì)算f電極上產(chǎn)生的氣體體積；
（3）乙電解質(zhì)溶液是AgNO₃溶液，電解硝酸銀生成硝酸、Ag和氧氣；
（4）甲裝置電解質(zhì)溶液是NaCl溶液，電解方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，根據(jù)電子守恒計(jì)算出生成氫氧化鈉的濃度，再計(jì)算pH；
（5）丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，電解水，根據(jù)水的質(zhì)量變化分析．

解答 解：（1）接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得乙中C電極質(zhì)量增加了27克，說明C電極是陰極，所以連接陰極的電極M是原電池的負(fù)極，N為正極；
故答案為：正；
（2）由圖可知，電解時(shí)，甲裝置中溶液的pH值增大，說明陽(yáng)極上是放電能力大于氫氧根離子的離子放電，根據(jù)表格知，為氯離子，氯離子和銀離子能生成沉淀，所以甲裝置電解質(zhì)溶液是NaCl溶液；因?yàn)镃電極上質(zhì)量增加，析出金屬單質(zhì)，所以乙裝置中含有銀離子，由圖2可知，電解時(shí)，裝置乙中pH值減小，說明陽(yáng)極上是氫離子放電，溶液中含有的陰離子是含氧酸根離子，該電解質(zhì)溶液是AgNO₃溶液，乙中C電極質(zhì)量增加了54克，根據(jù)Ag+e^-=Ag，所以轉(zhuǎn)移電子是$\frac{54g}{108g/mol}$=0.5mol，丙中pH值不變，說明為電解水型，為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，電極f為陽(yáng)極，反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，所以生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：$\frac{0.5mol}{5}$×22.4L/mol=2.8L，
故答案為：2.8；
（3）乙電解質(zhì)溶液是AgNO₃溶液，電解硝酸銀生成硝酸、Ag和氧氣，其電解方程式為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）甲裝置電解質(zhì)溶液是NaCl溶液，電解方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，則生成n（NaOH）=0.5mol，所以c（NaOH）=$\frac{0.5mol}{5L}$=0.1mol/L，則溶液的pH=13；
故答案為：13；
（5）丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，電解的是水，2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，轉(zhuǎn)移0.5mol電子，消耗水為0.25mol，則水的質(zhì)量為0.25mol×18g/mol=5.4g；
故答案為：5.4g；H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，明確“C電極上質(zhì)量的變化”的意思是解本題的關(guān)鍵，根據(jù)原電池和電解質(zhì)各電極上發(fā)生反應(yīng)的類型即可解答本題，題目難度中等．