Question

下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100 g 10.00%的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極。

（1）接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為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；

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

③列式計算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

④電極c的質(zhì)量變化是＿＿＿＿＿＿＿＿＿g；

⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因：

甲溶液＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

乙溶液＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

丙溶液＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

（2）如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

Answer 1

（1）①正極   ②4OH^－-4e^－=2H₂O + O₂↑。

③水減少的質(zhì)量：

生成O₂體積：

④16g 

⑤堿性增大，因為電解后，水量減少溶液中NaOH濃度增大

酸性增大，因為陽極上OH^-生成O₂，溶液中H⁺離子濃度增大

酸堿性大小沒有變化，因為K₂SO₄是強酸強堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性

(2)能繼續(xù)進(jìn)行，因為CuSO₄溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗�的電解反�?yīng)。

解析:

（1）①乙中C電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu^2＋+2e^－=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K₂SO₄，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為xg。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，所以整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陽極b處為陰離子OH^－放電，即4OH^－-4e^－=2H₂O + O₂↑。③轉(zhuǎn)移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。④Cu^2＋+2e^－=Cu，轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。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Cu^2＋放電，陽極為OH^－放電，所以H^＋增多，故pH減小。丙中為電解水，對于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變。（2）銅全部析出，可以繼續(xù)電解H₂SO₄，有電解液即可電解。