Question

9．在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍色稀溶液進行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無色氣體生成；當溶液中的原溶質(zhì)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電極是接電源的負極；B電極的反應式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）原溶液的物質(zhì)的量濃度是0.05mol/L；電解后溶液的pH為1．（假設電解前后溶液的體積不變）
（3）請你設計實驗確定原溶液中可能所含的酸根離子，要求：提出兩種可能的假設，分別寫出論證這兩種假設的操作步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結論．
假設①假設原溶液中的酸根離子是硫酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的陰離子是SO₄^2-
假設②假設原溶液中的酸根離子是硝酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入銅，微熱，若銅溶解，并有無色氣體生成，且在空氣中變?yōu)榧t棕色，則原溶液中所含的陰離子是NO₃^-．

Answer 1

分析 （1）和電源的負極相連的是電解池的陰極發(fā)生還原反應，和電源的正極相連的是電解池的陽極發(fā)生氧化反應；
（2）陰極析出金屬銅的質(zhì)量是1.6g，根據(jù)電極反應計算硫酸銅的物質(zhì)的量以及溶液中氫離子的物質(zhì)的量，進而根據(jù)濃度等于物質(zhì)的量和體積之比計算物質(zhì)的量濃度以及pH；
（3）該溶液中一定是含銅離子的可溶性的鹽溶液，所以可以是硝酸銅，或是硫酸銅，根據(jù)離子的特征離子反應檢驗硫酸根離子以及硝酸根離子的存在即可．

解答 解：（1）電解液是藍色溶液，A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A極是銅離子得電子，所以A極是陰極，A接的是電源的負極，B電極有無色氣體生成，則一定是氫氧根失電子產(chǎn)生的氧氣，反應：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：負；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）陰極反應：2Cu²⁺+4e^-→2Cu，陽極反應：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，電解時反應的總離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g，所以陰極析出金屬銅的質(zhì)量是1.6g，即0.025mol，所以銅離子的濃度=$\frac{0.025mol}{0.5L}$=0.05mol/L，原溶液的物質(zhì)的量濃度是0.05mol/L，生成氫離子的物質(zhì)的量為0.05mol，所以c（H⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，即pH=1，故答案為：0.05mol/L；1；
（3）該溶液中一定是含銅離子的可溶性的鹽溶液，所以可以是硝酸銅，或是硫酸銅，不能是氯化銅，因為不會出現(xiàn)氯氣，檢驗硫酸根離子可以采用加入氯化鋇溶液的方法，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的陰離子是SO₄^2-；檢驗酸環(huán)境下的硝酸根離子，可以加入金屬銅并有無色氣體生成，且在空氣中變?yōu)榧t棕色，則原溶液中所含的陰離子是NO₃^-，
故答案為：①假設原溶液中的酸根離子是硫酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，則原溶液中所含的陰離子是SO₄^2-；②假設原溶液中的酸根離子是硝酸根離子：取電解后的溶液，向其中加入銅，微熱，若銅溶解，并有無色氣體生成，且在空氣中變?yōu)榧t棕色，則原溶液中所含的陰離子是NO₃^-．

點評 本題考查學生電解池的工作原理，注意電極反應式的書寫以及電極反應、電子守恒的計算是關鍵，難度不大．