Question

20．如圖所示，p、q為直流電源的兩極，A由金屬單質X制成，B、C、D為鉑電極，接通電源，金屬X沉積于B極，同時C、D上產生氣泡，試回答：
（1）p為正極，A極發(fā)生了氧化反應．
（2）C為陽極，可收集到氧氣；D為陰極，可收集到氫氣．
（3）C極的電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（4）在電解過程中，測C、D兩極上產生氣體的體積，實驗數據如表：

時間（min）	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
陰極產生氣體的體積（cm3）	6	12	20	29	39]	49	59	69	79	89
陽極產生氣體的體積（cm3）	2	4	7	11	16	21	26	31	36	41

仔細分析以上實驗數據，請說出變化的可能原因是開始時C、D兩極氣體體積比為1：3，10分鐘時約為1：2，說明開始時氧氣溶解于溶液中．
（5）當反應進行一段時間后，A、B電極附近溶液的pH不變（填“增大”“減小”或“不變”）．
（6）當電路中通過0.004mol電子時，B極上沉積的金屬X為0.128g，則此金屬的摩爾質量為64g/mol．

Answer 1

分析 （1）接通電源，金屬X沉積于B極，同時C、D產生氣泡，則B為陰極，X離子在陰極放電生成金屬單質，則A、C是陽極，B、D是陰極，連接陽極的是電源正極；
（2）C電極是電解池陽極，陽極上氫氧根離子放電；D為陰極氫離子放電生成氫氣；
（3）根據電解原理在工業(yè)上的應用知識來回答；
（4）根據氫氣和氧氣的溶解性和溶解度等方面進行分析；
（5）根據發(fā)生電解的物質分析；
（6）根據金屬和轉移電子之間的關系式計算．

解答 解：（1）接通電源，金屬X沉積于B極，同時C、D產生氣泡，則B為陰極，X離子在陰極放電生成金屬單質，則A、C是陽極，B、D是陰極，所以p是正極，A電極上失電子發(fā)生氧化反應，
故答案為：正；氧化；
（2）C電極是電解池陽極，陽極上氫氧根離子放電；D為陰極氫離子放電生成氫氣，故答案為：陽；氧氣；陰；氫氣；
（3）C是陽極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）氫氣和氧氣都難溶于水，但是氧氣更易溶于水；所以1～6分鐘內氧氣比氫氣溶解的快而多，從而導致陰、陽兩極生成的氣體體積之比大于2：1；
故答案為：開始時C、D兩極氣體體積比為1：3，10分鐘時約為1：2，說明開始時氧氣溶解于溶液中；
（5）電解硫酸溶液實際上電解的是水，電解一段時間后，A，B電極附近溶液的pH不變，故答案為：不變；
（6）設其摩爾質量為M，電解時，B電極上的電極反應式為X ²⁺+2e^-=X，則
X²⁺+2e^-=X
     2mol       1mol
0.004mol     $\frac{0.128g}{M}$，M=$\frac{0.128g×2mol}{0.004mol×1mol}$=64g/mol，
故答案為：64g/mol．

點評 本題考查電解原理，明確惰性電極電解時離子的放電順序及發(fā)生的電極反應是解答本題的關鍵，題目難度中等，注意電子守恒的應用．