Question

15．在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質的某藍色溶液進行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質生成，B電極有無色氣體生成；當溶液中的原有溶質完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g．請回答下列問題：
（1）A接的是電源的負極，B是該裝置陽極，B電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
（2）寫出電解時反應的總離子方程式2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）電解后溶液的pH為1；要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，則需加入CuO，其質量為2g．（假設電解前后溶液的體積不變）
（4）MnO₂可作超級電容器材料．用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，其陽極的 電極反應式是Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺．．

Answer 1

分析 （1）電解質溶液為藍色溶液，含有Cu²⁺，用石墨作電極電解觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質生成，析出的紅色固體為Cu，則A為陰極，連接電源的負極，B為陽極，發(fā)生氧化反應，B電極有無色氣體生成，溶液中水放電生成氫氣；
（2）電解時銅離子、水均放電，反應生成Cu、氧氣與氫離子；
（3）計算Cu的物質的量，根據(jù)電極反應式計算生成氫離子物質的量，計算溶液中氫離子濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算溶液pH；析出的物質相當于CuO，加入CuO可以使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，根據(jù)Cu元素守恒計算需要加入CuO的質量；
（4）用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應，Mn²⁺失去電子轉化為MnO₂，由氧元素守恒可知有水參與反應，配平書寫電極反應式．

解答 解：（1）電解質溶液為藍色溶液，含有Cu²⁺，用石墨作電極電解觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質生成，析出的紅色固體為Cu，則A為陰極，連接電源的負極，B為陽極，發(fā)生氧化反應，B電極有無色氣體生成，溶液中水放電生成氫氣，陽極電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：負；陽；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）電解時銅離子、水均放電，反應生成Cu、氧氣與氫離子，電解時反應的總離子方程式：2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）析出Cu的物質的量為$\frac{1.6g}{64g/mol}$=0.025mol，由2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺可知，得到氫離子為0.025mol×2=0.05mol，則c（H⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，溶液pH=-lgc（H⁺）=1，
析出的物質相當于CuO，加入CuO可以使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，由Cu元素守恒可知，加入CuO為0.025mol，需要加入CuO的質量為0.025mol×80g/mol=2g，
故答案為：1；CuO；2g；
（4）用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應，Mn²⁺失去電子轉化為MnO₂，由氧元素守恒可知有水參與反應，陽極電極反應式為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺．

點評 本題考查電解原理、電解反應式書寫、電解有關計算等，側重考查學生分析能力與計算能力，關鍵是明確電解工作原理，難度中等．