Question

如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放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

 

極；
（2）電極f上發(fā)生的電極反應為

 

；
（3）電解前后各溶液的PH發(fā)生的變化（填增大，減小，不變）：
甲溶液

 

；乙溶液

 

；丙溶液

 

；
（4）列式計算電極a上生成的氣體在標準狀態(tài)下的體積：

 

；（有解題過程）
（5）電極d的質(zhì)量變化是

 

g．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）乙中c電極質(zhì)量增加，則d處發(fā)生的反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，即d處為陰極，由此可推出c為陽極，以此可確定其它電極和電源的正負極；
（2）f為陰極，生成氫氣；
（3）甲中相當于電解水，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；
（4）設電解的水的質(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，整個反應中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，a即生成氧氣，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移和電極方程式計算體積；
（5）Cu²⁺+2e^-=Cu，轉(zhuǎn)移0.5mol電子，以此可計算質(zhì)量變化．

解答： 解：（1）乙中d電極質(zhì)量增加，應為電解池的陰極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，則N為負極，故答案為：負；
（2）f為陰極，發(fā)生還原反應生成氫氣，電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）甲中相當于電解水，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

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：增大；減��；不變；
（4）丙中為K₂SO₄，相當于電解水，設電解的水的質(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，所以整個反應中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，
電極a發(fā)生：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
則生成O₂為

0.5mol

4

=0.125mol，標況下的體積為0.125×22.4=2.8L，
故答案為：2.8L；
（5）整個電路是串聯(lián)的，所以每個燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，根據(jù)電極反應Cu²⁺+2e^-=Cu，可知轉(zhuǎn)移0.5mol電子生成的m（Cu）=

0.5mol

2

×64g/mol=16g，故答案為：16．

點評：本題為電化學知識的綜合應用，做題時要注意根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽級，進而判斷出電源的正負極，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．做題時要正確寫出電極方程式，準確判斷兩極上離子的放電順序．