Question

16．在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質量增加2.16g．試回答下列問題．

（1）電源中X電極為直流電源的負極．
（2）pH變化：A：增大 （填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）通電5min時，B中共收集224mL（標準狀況下）氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO₄溶液的物質的量濃度為0.025mol•L^-1（設電解前后溶液體積無變化）．
（4）若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為13（設電解前后溶液體積無變化）．

Answer 1

分析 （1）由銅電極的質量增加，則Cu電極為陰極，可知X為電源的負極；
（2）A中電解氯化鉀得到氫氧化鉀溶液，B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，pH減小，根據C中電極反應判斷；
（3）根據電極反應及電子守恒來計算；
（4）根據A中的電極反應及與C中轉移的電子守恒來計算．

解答 解：（1）三個裝置是串聯的電解池．電解AgNO₃溶液時，Ag⁺在陰極發(fā)生還原反應變?yōu)锳g，所以質量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極．故答案為：負；
（2）電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；故答案為：增大；
（3）通電5 min時，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過0.02 mol電子．B中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 mol電子，電子轉移不守恒．因此，B中電解分為兩個階段，先電解CuSO₄溶液，生成O₂，后電解水，生成O₂和H₂，
B中收集到的氣體是O₂和H₂的混合物．設電解CuSO₄溶液時生成O₂的物質的量為x，電解H₂O時生成O₂的物質的量為y，則4x+4y=0.02 mol（電子轉移守恒），x+3y=0.01 mol（氣體體積之和），解得x=y=0.002 5 mol，所以n（CuSO₄）=2×0.002 5 mol=0.005 mol，c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1．故答案為：0.025 mol•L^-1；
（4）通電5 min時，A中放出0.01 mol H₂，溶液中生成0.02 mol KOH，c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1 mol•L^-1，pH=13．故答案為：13．

點評 本題考查電解原理，明確Cu電極的質量增加是解答本題的突破口，并明確發(fā)生的電極反應及電子守恒即可解答，注意計算時電子守恒的應用，題目難度中等．