Question

下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100 g 10.00%的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極。

(1)接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K₂SO₄質量分數(shù)為10.47%，乙中c電極質量增加。據(jù)此回答問題：

①電源的N端為________極；

②電極b上發(fā)生的電極反應為__________________________________________；

③電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積為________L；

④電極c的質量變化是__________g；

⑤電解前后各溶液的pH是否發(fā)生變化：

甲溶液________________；乙溶液________________；

丙溶液________________；

(2)如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？

Answer 1

答案　(1)①正�、�4OH^－—→2H₂O ＋ O₂↑＋4e^－

③2.8　④16�、輕H增大　pH減小　pH不變

(2)能繼續(xù)進行，因為CuSO₄溶液已轉變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應也就變?yōu)樗�的電解反應�?/p>

解析　(1)①乙中c電極質量增加，則c處發(fā)生的反應為Cu^2＋＋2e^－—→Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極。丙中電解液為K₂SO₄溶液，相當于電解水，設電解水的質量為x。由電解前后溶質質量相等有，100 g×10%＝(100 g－x)×

10.47%，得x＝4.5 g，故電解的水為0.25 mol。由方程式2H₂O2H₂↑＋O₂↑可知，電解2 mol H₂O，轉移4 mol電子，所以整個反應中轉移了0.5 mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中的電極上轉移的電子數(shù)是相等的。②甲中為NaOH溶液，相當于電解水，陽極b處為陰離子OH^－放電，即4OH^－—→2H₂O＋O₂↑＋4e^－。③轉移0.5 mol電子，則生成O₂為

mol＝0.125 mol，標況下的體積為0.125 mol×22.4 L·mol^－1＝2.8 L。④Cu^2＋＋2e^－—→Cu，轉移0.5 mol電子，則生成的m(Cu)＝0.5/2 mol×64 g·mol^－1＝16 g。⑤甲中相當于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大。乙中陰極為Cu^2＋放電，陽極為OH^－放電，所以H^＋增多，故pH減小。丙中為電解水，對于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變。(2)銅全部析出，可以繼續(xù)電解H₂SO₄溶液，有電解液即可電解。