Question

17．在25℃時(shí)，將一根石墨棒和一根鐵棒做兩電極分別插入一定量的硫酸鈉飽和溶液中進(jìn)行電解（見圖），
（1）通電時(shí)，溶液中的Na⁺、H⁺（填離子的化學(xué)式）移動(dòng)向c極．
（2）若要使鐵棒變細(xì)，則d極的電極材料是鐵（填“石墨”或“鐵”）．
（3）若c極是鐵棒，①d極上的電極反應(yīng)為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
②總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
③通電一段時(shí)間后，若陰極逸出amol氣體，同時(shí)有bgNa₂SO₄•10H₂O晶體析出，則剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7100b}{161（b+18a）}$%．

Answer 1

分析 （1-2）將一根石墨棒和一根鐵棒做兩電極分別插入一定量的硫酸鈉飽和溶液中進(jìn)行電解，根據(jù)電解圖可知與負(fù)極相連的c極為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，與正極相連的d極為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）電解飽和硫酸鈉溶液時(shí)，本質(zhì)是電解水，發(fā)生反應(yīng)2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，電解水后，溶液中硫酸鈉過飽和導(dǎo)致析出晶體，剩余的電解質(zhì)溶液仍是飽和溶液，析出的硫酸鈉晶體和電解的水組成的也是飽和溶液，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可．

解答 解：（1）通電時(shí)，與負(fù)極相連的c極為陰極，則溶液中的Na⁺、H⁺移動(dòng)向c極，故答案為：Na⁺、H⁺．
（2）若要使鐵棒變細(xì)，即鐵作陽極，所以與正極相連的d極電極材料是鐵，故答案為：鐵．
（3）若c極是鐵棒，①d極為石墨棒，則溶液中的氫氧根失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②c極是鐵棒，則陰極上為氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為4H⁺+4e^-═2H₂↑，所以總反應(yīng)即為電解水，化學(xué)方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，故答案為：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；
③電解飽和硫酸鈉溶液時(shí)，本質(zhì)是電解水，發(fā)生反應(yīng)2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，電解水后，溶液中硫酸鈉過飽和導(dǎo)致析出晶體，剩余的電解質(zhì)溶液仍是飽和溶液，析出的硫酸鈉晶體和電解的水組成的也是飽和溶液，
bgNa₂SO₄•10H₂O硫酸鈉的質(zhì)量=bg×$\frac{142}{322}$=$\frac{71b}{161}$g；
設(shè)電解水的質(zhì)量為x：
2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑
36g          2mol
x            amol
解得：x=18ag
所以飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{71b}{161}}{b+18a}$×100%=$\frac{7100b}{161（b+18a）}$%，故答案為：$\frac{7100b}{161（b+18a）}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題以電解原理為載體考查了質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算，難度較大．明確電解后析出的硫酸鈉晶體和電解的水組成的是飽和溶液是解本題的關(guān)鍵．