Question

【題目】在如圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，觀(guān)察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無(wú)色氣體生成。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)寫(xiě)出B極板的名稱(chēng)及反應(yīng)式：_________ ___________________ 。

（2）寫(xiě)出電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式__________________________________________ 。

（3）若當(dāng)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(chēng)量、電極增重1.6g。電解后溶液的pH為____________ ；要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入__________ ，其質(zhì)量為______________g。（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）

（4）若原溶液為1L K2SO4、CuSO4的混合溶液，且c（SO42-）= 2.0mol/L；如圖裝置電解，當(dāng)兩極都收集到22.4L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，停止電解。則原溶液中的c(K+)為 _______

Answer 1

【答案】 陽(yáng)極 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 1 CuO 2 2mol/L

【解析】藍(lán)色溶液說(shuō)明含有銅離子，用石墨作電極電解銅鹽溶液時(shí)，A電極上生成的紅色固態(tài)物質(zhì)應(yīng)為銅單質(zhì)，所以A為陰極，則B為陽(yáng)極，陽(yáng)極上有無(wú)色氣體生成，說(shuō)明B電極上氫氧根離子放電，則該溶液為銅的含氧酸鹽溶液。

（1）B為陽(yáng)極，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH--4e-=2H2O+O2↑。

（2）電解時(shí)，陰極上銅離子放電、陽(yáng)極上水中氫氧根離子放電，所以電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式為：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。

（3）A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A電極增重1.6g為析出Cu的質(zhì)量，物質(zhì)的量為：1.6g÷64g/mol=0.025mol，根據(jù)電池反應(yīng)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+可得，生成H+的物質(zhì)的量為：0.05mol，則c(H+)=0.05mol÷0.5L=0.1mol/L，所以pH=-lgc(H+)=1；陽(yáng)極生成O2、陰極生成Cu，根據(jù)原子守恒，Cu原子和O原子減少的比例為1：1，所以要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入CuO，根據(jù)Cu原子守恒得n(CuO)=n(Cu)=0.025mol，則m(CuO)=0.025mol×80g/mol=2g。

（4）惰性電極電解1LK2SO4、CuSO4的混合溶液，兩極都收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況22.4L氣體（即均生成1mol的氣體），則陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰極發(fā)生反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑；根據(jù)得失電子守恒：n(H2)×2+n(Cu)×2=n(O2)×4，即1mol×2+n(Cu)×2=1mol×4，解得n(Cu)=1mol；根據(jù)電荷守恒可得：n(K+)=2n(SO42-)-2n(Cu2+)=2×2.0mol/L×1L-2×1mol=2mol，所以c(K+)=2mol÷1L=2mol/L。