Question

17．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100g 10.00%的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極．接通電源，經(jīng)過t mim后，測(cè)得甲中NaOH濃度為6.097%，乙中d電極質(zhì)量增加．據(jù)此回答問題：
（1）電源的N端為正極；
（2）列式計(jì)算電極f上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：11.2L；
（3）乙裝置發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄   ；
（4）簡(jiǎn)述甲裝置中溶液的酸堿性變化及原因：堿性增強(qiáng)；因?yàn)殡娊饬怂�，溶液的濃度增大�?br />（5）t min時(shí)乙裝置中如果在電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？能； 此時(shí)電解硫酸溶液中的水．
（6）若t min后將直流電源反接在裝置中，同電流再次電解2t min斷開電路，通電前與電解3t min后進(jìn)行比較，d電極質(zhì)量變化128 g．

Answer 1

分析 乙為足量的CuSO₄溶液，接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，乙中c電極質(zhì)量增加，由此可知c為電解池的陰極，則d為陽極，M為負(fù)極，N為正極，a為陰極，
b為陽極，e為陰極，f為陽極；
（1）由分析可知，N為原電池的正極；
（2）測(cè)得甲中NaOH濃度為6.097%，設(shè)溶液的質(zhì)量為m，則m×6.097%=100g×5.00%=5g，m=82g，電解水的質(zhì)量為100g-82g=18g，即電解了1mol水，由2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑可知，轉(zhuǎn)移電子2mol電子，根據(jù)電子守恒計(jì)算；
（3）乙裝置中電解硫酸銅溶液，生成Cu、氧氣和硫酸；
（4）甲為5.51%的NaOH溶液，電解時(shí)只有水被電解；
（5）當(dāng)銅全部析出后，形成硫酸溶液；
（6）c為電解池的陰極，則d為陽極，d電極上氫氧根離子失電子生成氧氣，c電極上銅離子得電子生成Cu，將直流電源反接在裝置，則d為陰極，陰極上銅離子得電子生成Cu，根據(jù)電子守恒計(jì)算．

解答 解：乙為足量的CuSO₄溶液，接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，乙中c電極質(zhì)量增加，由此可知c為電解池的陰極，則d為陽極，M為負(fù)極，N為正極，a為陰極，
b為陽極，e為陰極，f為陽極；
（1）由分析可知，N為原電池的正極；故答案為：正；
（2）測(cè)得甲中NaOH濃度為6.097%，設(shè)溶液的質(zhì)量為m，則m×6.097%=100g×5.00%=5g，m=82g，電解水的質(zhì)量為100g-82g=18g，即電解了1mol水，由2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑可知，轉(zhuǎn)移電子2mol電子，f為陽極，電極方程式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，則生成氧氣為0.5mol，即11.2L；
故答案為：11.2L；
（3）乙裝置中電解硫酸銅溶液，生成Cu、氧氣和硫酸，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（4）甲為5.51%的NaOH溶液，電解時(shí)只有水被電解，水減少，溶液的濃度增大，堿性增強(qiáng)；
故答案為：堿性增強(qiáng)；因?yàn)殡娊饬怂�，溶液的濃度增大�?br />（5）乙中陰極為Cu²⁺放電，陽極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，當(dāng)銅全部析出后，形成硫酸溶液，通電電解時(shí)電解硫酸溶液中的水，電解可以繼續(xù)進(jìn)行，
故答案為：能； 此時(shí)電解硫酸溶液中的水；
（6）c為電解池的陰極，則d為陽極，d電極上氫氧根離子失電子生成氧氣，c電極上銅離子得電子生成Cu，電解t min時(shí)，d電極質(zhì)量不變；將直流電源反接在裝置，則d為陰極，陰極上銅離子得電子生成Cu，電解2t min時(shí)，由（2）計(jì)算可知轉(zhuǎn)移的電子為4mol，生成的Cu的物質(zhì)的量為2mol，即128g，所以d電極質(zhì)量變化128g；
故答案為：128．

點(diǎn)評(píng) 本題為電化學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，題目難度中等，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級(jí)，進(jìn)而判斷出電源的正負(fù)極，注意串聯(lián)電路中各電極上得失電子的數(shù)目相等．側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．