Question

6．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g 5.85%的NaCl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）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，乙中c電極質(zhì)量增加16g．據(jù)此回答問(wèn)題：
①電源的N端為正極；
②計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積3.36L；
③電極f上發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
④電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化：
甲溶液堿性增強(qiáng)；乙溶液酸性增強(qiáng)；丙溶液酸堿性不變．
（2）如果乙裝置中電解過(guò)程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行能（填“能”或“否”），這時(shí)溶液中電解質(zhì)為H₂SO₄（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）①乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽(yáng)極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極，以此可確定其它電極和電源的正負(fù)極；
②甲池中a為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，b為陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，依據(jù)溶液中氯離子物質(zhì)的量判斷放電后電子轉(zhuǎn)移和放電的離子，乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，計(jì)算電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合電子守恒計(jì)算；
③f為陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣；
④甲中相當(dāng)于電解水和氯化鈉，生成NaOH，溶液中氫氧根離子的濃度增大，pH變大．乙中陰極為Cu²⁺放電，陽(yáng)極為OH^-放電，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；
（2）乙中陰極為Cu²⁺放電，陽(yáng)極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，生成的溶液中有電解質(zhì)硫酸，電解硫酸溶液也可以使電解進(jìn)行．

解答 解：（1）①乙中c電極質(zhì)量增加，應(yīng)為電解池的陰極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽(yáng)極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極，
故答案為：正；
②甲池中a為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，b為陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中c電極質(zhì)量增加16g為析出的銅，物質(zhì)的量n（Cu）=$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，計(jì)算電路中電子轉(zhuǎn)移0.25mol×2=0.5mol，盛放100g 5.85%的NaCl溶液中氯化鈉物質(zhì)的量=$\frac{100g×5.85%}{58.5g/mol}$=0.1mol，結(jié)合電子守恒計(jì)算，電極b發(fā)生電極反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，生成氯氣0.05mol，電子轉(zhuǎn)移0.1mol，所以氯離子全部放電后溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，電子轉(zhuǎn)移=0.5mol-0.1mol=0.4mol，電極反應(yīng)4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，生成氧氣為0.1mol，
標(biāo)況下的體積=（0.1mol+0.05mol）×22.4=3.36L，
故答案為：3.36L；
③f為陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，電極方程式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
④甲中相當(dāng)于電解水和氯化鈉，生成NaOH，溶液中氫氧根離子的濃度增大，pH變大，甲堿性增強(qiáng)；乙中陰極為Cu²⁺放電，陽(yáng)極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，所以H⁺增多，故pH減小，乙酸性增強(qiáng)；丙中為電解水，對(duì)于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變，丙酸堿性不變，
故答案為：堿性增強(qiáng)；酸性增強(qiáng)；酸堿性不變；
（2）乙中陰極為Cu²⁺放電，陽(yáng)極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，當(dāng)銅全部析出后，通電電解時(shí)電解硫酸溶液，電解可以繼續(xù)進(jìn)行，故答案為：能；   H₂SO₄；

點(diǎn)評(píng) 本題為電化學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，做題時(shí)要注意根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽(yáng)級(jí)，進(jìn)而判斷出電源的正負(fù)極，要注意三個(gè)電解池為串聯(lián)電路，各電極上得失電子的數(shù)目相等．做題時(shí)要正確寫出電極方程式，準(zhǔn)確判斷兩極上離子的放電順序．