Question

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

接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47%，乙中d電極質(zhì)量增加．據(jù)此回答問題：
（1）電源的N端為正極；
（2）電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）列式計(jì)算電極a上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：5.6L
（4）電極c的質(zhì)量變化是16g；
（5）電解前后各溶液的酸、堿性大小變化情況
甲溶液堿性增大；
乙溶液酸性增大；
丙溶液酸堿性大小沒有變化．

Answer 1

分析 （1）①乙中C電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極．丙中為K₂SO₄，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x．由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol．由方程式2H₂+O₂═2H₂O可知，生成2molH₂O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，而整個(gè)電路是串聯(lián)的，故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的；
（2）甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陰極a處為氫離子放電；
（3）轉(zhuǎn)移0.5mol電子，可以根據(jù)電極反應(yīng)式計(jì)算產(chǎn)生氫氣的體積；
（4）Cu²⁺+2e^-=Cu，轉(zhuǎn)移0.5mol電子，據(jù)電極反應(yīng)式來回答；
（5）甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu²⁺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．

解答 解：（1）①乙杯中c質(zhì)量增加，說明Cu沉積在c電極上，電子是從b-c移動(dòng)，M是負(fù)極，N為正極，故答案為：正；
②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陰極a處為陰離子H⁺放電，即2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
③丙中為K₂SO₄，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x．由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol．由方程式2H₂+O₂═2H₂O可知，生成2molH₂O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，則生成H₂為$\frac{0.5}{2}$mol=0.25mol，標(biāo)況下的體積為0.25×22.4L=5.6L；
故答案為：5.6；
 （4）整個(gè)電路是串聯(lián)的，所以每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，根據(jù)c是陰極，電極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，可知轉(zhuǎn)移0.5mol電子生成的m（Cu）=$\frac{0.5mol}{2}$×64=16g；
故答案為：16；
（5）甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu²⁺放電，陽極為OH^-放電，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，所以H⁺增多，故pH減�。槐�中為電解水，對于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變，
故答案為：堿性增大；酸性增大；酸堿性大小沒有變化．

點(diǎn)評 本題為電化學(xué)知識的綜合應(yīng)用，做題時(shí)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(gè)電解池為串聯(lián)電路，各電極上得失電子的數(shù)目相等．做題時(shí)要正確寫出電極方程式，準(zhǔn)確判斷兩極上離子的放電順序．