Question

8．用如圖裝置實(shí)驗(yàn)，A、B兩燒杯分別盛放200g10%NaOH和足量CuSO₄溶液．通電一段時間后，c極上有Cu析出，又測得A杯中溶液的質(zhì)量減少4.5g（不考慮水的蒸發(fā)）．
請回答下列問題：
（1）電源P極為負(fù)極；請分別寫出b極和c極上發(fā)生的電極反應(yīng)式：
b極4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
c極Cu²⁺+2e^-=Cu
（2）c極上析出固體銅的質(zhì)量為16g
（3）若裝置中用鉛蓄電池作電源，已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應(yīng)：
負(fù)極：Pb+SO₄^2-═PbSO₄+2e^-
正極：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O
假設(shè)在a極制得氣體0.050mol，這時電池內(nèi)消耗的H₂SO₄的物質(zhì)的量至少是0.10mol．

Answer 1

分析 （1）A、B為電解池，電解時，c電極上有Cu析出，則c為陰極，電解質(zhì)溶液中的銅離子放電生成單質(zhì)銅，d為陽極，A、B為串聯(lián)，所以a是陰極、b是陽極，陰離子氫氧根離子放電，生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，P是負(fù)極、Q是正極；
（2）A杯是電解水，A杯中溶液的質(zhì)量減少4.5g，所以水的質(zhì)量減少4.5g，物質(zhì)的量為：$\frac{4.5g}{18g/mol}$=0.25mol，析出氧氣物質(zhì)的量為$\frac{0.25mol}{2}$=0.125mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算c電極析出金屬質(zhì)量；
（3）a電極是陰極，陰極上析出氫氣，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計算．

解答 解：（1）A、B為電解池，電解時，c電極上有Cu析出，則c為陰極，電解質(zhì)溶液中的銅離子放電生成單質(zhì)銅，d為陽極，A、B為串聯(lián)，所以a是陰極、b是陽極，陰離子氫氧根離子放電，生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，P是負(fù)極、Q是正極，
故答案為：負(fù)，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）水的質(zhì)量減少4.5g，物質(zhì)的量為：$\frac{4.5g}{18g/mol}$=0.25mol，析出氧氣物質(zhì)的量為0.125mol，根據(jù)4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.125mol×4=0.5mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，所以析出Cu的質(zhì)量=$\frac{0.5mol}{2}$×64g/mol=16g，
故答案為：16；
（3）a電極是陰極，陰極上析出氫氣，a極制得氫氣0.050mol，轉(zhuǎn)移電子0.10mol，鉛蓄電池總反應(yīng)式為Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，則電池內(nèi)消耗的H₂SO₄的物質(zhì)的量至少是0.10mol，
故答案為：0.10．

點(diǎn)評 本題為電化學(xué)知識的綜合應(yīng)用，做題時要注意根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽級，進(jìn)而判斷出電源的正負(fù)極，要注意三個電解池為串聯(lián)電路，各電極上得失電子的數(shù)目相等．