Question

4．A、B、C三種強(qiáng)電解質(zhì)，它們?cè)谒�中電離出的離子如下表所示：

陽(yáng)離子	Ag+   Na+
陰離子	NO3- SO42-   Cl-

如圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放足量的A、B、C三種溶液，電極均為石墨電極．接通電源，經(jīng)過(guò)一端時(shí)間后，測(cè)得乙中C電極質(zhì)量增加了27克．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時(shí)間t的關(guān)系圖如圖2所示．據(jù)此回答下列問(wèn)題：

（1）M為電源的負(fù)極（填寫(xiě)“正”或“負(fù)”），甲電解質(zhì)為NaCl（填化學(xué)式）．
（2）計(jì)算電極f上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：1.4L．
（3）寫(xiě)出乙燒杯的電解池反應(yīng)4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
（4）若電解后甲溶液的體積為25L，則該溶液的pH為12．
（5）要使丙恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，應(yīng)加入2.25 gH₂O．（填寫(xiě)化學(xué)式）

Answer 1

分析 （1）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得乙中C電極質(zhì)量增加了27克，說(shuō)明C電極是陰極，連接C電極的電源電極為負(fù)極；C電極上質(zhì)量增加，析出金屬單質(zhì)，所以乙裝置中含有銀離子，電解乙裝置中電解質(zhì)溶液，溶液的pH值減小，所以陽(yáng)極上析出氫氧根離子，根據(jù)離子的放電順序判斷電解質(zhì)；電解時(shí)，甲裝置中溶液的pH值增大，說(shuō)明陰極上氫離子放電，陽(yáng)極上放電能力比氫氧根離子強(qiáng)的離子放電，據(jù)此判斷電解質(zhì)；
（2）電解硝酸銀溶液時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，陰極上銀離子放電，同時(shí)生成硝酸，寫(xiě)出相應(yīng)的電池反應(yīng)式；
（3）根據(jù)電解方程式計(jì)算生成的氫氧化鈉的濃度，進(jìn)而計(jì)算溶液的pH；
（4）在燃料電極的正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（5）電解硫酸鈉溶液，實(shí)質(zhì)電解水，加相應(yīng)質(zhì)量的水恢復(fù)原樣，結(jié)合電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得乙中C電極質(zhì)量增加了27克，說(shuō)明C電極是陰極，所以連接陰極的電極M是原電池的負(fù)極；電解時(shí)，甲裝置中溶液的pH值增大，說(shuō)明陽(yáng)極上是放電能力大于氫氧根離子的離子放電，根據(jù)表格知，為氯離子，氯離子和銀離子能生成沉淀，所以甲裝置電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液；電解時(shí)，裝置乙中pH值減小，說(shuō)明陽(yáng)極上是氫離子放電，溶液中含有的陰離子是含氧酸根離子，陰極上析出金屬，所以含有銀離子，該電解質(zhì)溶液是硝酸銀溶液．
故答案為：負(fù)；NaCl；  
（2）根據(jù)（1）推導(dǎo)知道甲溶液是氯化鈉，乙溶液是硝酸銀，丙溶液只能是硫酸鈉，乙中c電極質(zhì)量增加了，所以c電極是陰極，所以d是陽(yáng)極，e是陰極，f是陽(yáng)極，乙中C電極質(zhì)量增加了27克，根據(jù)Ag+e^-=Ag，所以轉(zhuǎn)移電子是$\frac{27g}{105g/mol}$=0.25mol，f電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，轉(zhuǎn)移電子0.25mol，所以產(chǎn)生氧氣是$\frac{1}{4}×0.25mol$×22.4L/mol=1.4L，故答案為：1.4L；
（3）乙溶液是硝酸銀，電解硝酸銀溶液的電解方程式為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（4）電解甲溶液的電極反應(yīng)式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.25mol，生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.25mol，所以氫氧化鈉的濃度是：$\frac{0.25mol}{25L}$=0.01mol/L，所以溶液的pH=12，故答案為：12；
（5）丙溶液是硫酸鈉，電解硫酸鈉溶液實(shí)質(zhì)是電解水，電解質(zhì)在電解以后要想復(fù)原，符合的原則是：出什么加什么，所以要加入水才能復(fù)原，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.25mol，消耗水的物質(zhì)的量是$\frac{0.25mol×2}{4}$=0.125mol，質(zhì)量是0.125mol×18g/mol=2.25g，故答案為：2.25g；H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，明確“C電極上質(zhì)量的變化”的意思是解本題的關(guān)鍵，根據(jù)原電池和電解質(zhì)各電極上發(fā)生反應(yīng)的類(lèi)型即可解答本題，難度不大．