Question

8．在圖均用石墨作電極的電解池中，甲池中為500mL含某一溶質(zhì)的藍色溶液，乙池中為500mL稀硫酸，閉合K₁，斷開K₂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；當溶液中的原有溶質(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）B電極發(fā)生反應的電極反應式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
C電極發(fā)生反應的電極反應式2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）甲池電解時反應的離子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）甲池電解后溶液的pH為1，要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，則需加入CuO，其質(zhì)量為2g．（假設電解前后溶液的體積不變）
（4）請你設計實驗確定甲池原溶液中可能含有的酸根離子，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
①假設一：硫酸根離子，取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-；
②假設二：硝酸根離子，取少量待測液于試管中，滴加濃硫酸，再撒入銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明含有硝酸根離子．
（5）若再將K₁斷開，閉合K₂，靈敏電流計中指針是否會發(fā)生偏轉？理由是什么？

Answer 1

分析 （1）A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A電極是陰極，B電極有無色氣體生成，所以B是陽極，所以C是陰極，該電極產(chǎn)生的氣體是氫氣，D電極是陽極，該極上產(chǎn)生的是氧氣，所以q是正極，p是負極，根據(jù)電極上離子的放點規(guī)律書寫電極反應式；
（2）電解硫酸銅生成硫酸、銅和氧氣，據(jù)此回答；
（3）根據(jù)生成的銅的量計算生成硫酸的量，進而計算pH，電解質(zhì)復原的方法：出什么加什么；
（4）因為可溶性鹽，電解時得O₂，酸根只有常見的SO₄^2-和NO₃^-，應從這兩個角度去鑒定；
（5）再將K₁斷開，閉合K₂，電流計指針發(fā)生偏轉，形成氫氧燃料電池，通氧氣的是正極，發(fā)生得電子的還原反應．

解答 解：A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，所以A電極是陰極，B電極有無色氣體生成，所以B是陽極，所以C是陰極，該電極產(chǎn)生的氣體是氫氣，D電極是陽極，該極上產(chǎn)生的是氧氣，所以q是正極，p是負極，
（1）電解過程中，B是陽極，電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，乙池C電極是陰極，該電極發(fā)生反應的電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）電解硫酸銅生成硫酸、銅和氧氣，甲池電解時反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）取出A電極，洗滌、干燥、稱量，電極質(zhì)量增重1.6g，即生成金屬銅的物質(zhì)的量是0.025mol，根據(jù)2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
生成硫酸中氫離子的物質(zhì)的量是0.05mol，所以氫離子濃度是$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，pH=1，電解質(zhì)復原的方法：出什么加什么，要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，則需加，0.025mol的氧化銅，質(zhì)量是2g，故答案為：1；CuO；2；
（4）根據(jù)兩極上的現(xiàn)象，可以推知電解的是可溶性的銅鹽溶液，陰離子可以是SO₄^2-或NO₃^?，故答案為：取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-；
①硫酸根離子的檢驗方法：取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-，
故答案為：硫酸根離子，取少量的待測液于試管中，滴加一定量的鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生則證明原溶液中有SO₄^2-；
②硝酸根離子，取少量待測液于試管中，滴加濃硫酸，再撒入銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明含有硝酸根離子，
故答案為：硝酸根離子，取少量待測液于試管中，滴加濃硫酸，再撒入銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明含有硝酸根離子；
（5）再將K₁斷開，閉合K₂，電流計指針發(fā)生偏轉，形成氫氧燃料電池，故答案為：K₁斷開，閉合K₂，乙池形成了H₂、O₂的燃料電池，從而產(chǎn)生電流．

點評 本題綜合考查學生原電池和電解池的工作原理以及電極反應式的書寫和計算知識，屬于綜合知識的考查，知識的歸納和整理是關鍵，難度不大．