Question

如圖所示裝置，通電5min后，第③極增重2.16g，同時(shí)在A池中收集到224mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
請(qǐng)回答下列問題：

（1）E為

 

極；
（2）第②極上產(chǎn)生的氣體是

 

，物質(zhì)的量為

 

；
（3）寫出第①極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：

 

；
（4）設(shè)A池中原混合液的體積為200mL，則通電前A池中原混合液中Cu²⁺的物質(zhì)的量濃度為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）通電5min后，第③極增重，所以第③極是陰極，④為陽(yáng)極，則F是電源正極，E為電源負(fù)極；
（2）第②極是陽(yáng)極，陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算陽(yáng)極上生成的氧氣，從而確定陰極上也有氣體生成，根據(jù)陰極上轉(zhuǎn)移的電子計(jì)算生成氣體的體積；
（3）通電5min后，第③極增重，所以第③極是陰極，④為陽(yáng)極，則F是電源正極，E為電源負(fù)極，①為陰極，②為陽(yáng)極，①電極上陽(yáng)極電子守恒分析，溶液中銅離子得到電子析出銅，氫離子得到電子生成氫氣；
（4）根據(jù)陰陽(yáng)極上轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算銅轉(zhuǎn)移的電子，再根據(jù)銅和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算硫酸銅的物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）通電5min后，第③極增重，所以第③極是陰極，則F是電源正極，E為電源負(fù)極；
故答案為：負(fù)；
（2）第②極是陽(yáng)極，A中陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，其電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
第③極反應(yīng)為Ag⁺+e^-=Ag，n（Ag）=

2.16g

108g/mol

=0.02mol，則轉(zhuǎn)移的電子為0.02mol，
A池中陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，則轉(zhuǎn)移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol；
故答案為：O₂，0.005mol；
（3）A池中陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，則轉(zhuǎn)移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL＜224mL，所以在陰極上含有氣體生成，在陰極也生成112mL氣體，由2H⁺+2e^-=H₂↑，則氫氣的物質(zhì)的量為0.005mol，其體積是0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，陰極電極應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu 2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu 2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）由（3）分析計(jì)算可知溶液中銅離子全部放電，Cu²⁺+2e^-=Cu中轉(zhuǎn)移0.01mol電子，所以Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.005mol，通電前c（CuSO₄）=

0.005mol

0.2L

=0.025 mol?L^-1，故答案為：0.025 mol?L^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電解原理，明確Cu電極的質(zhì)量增加是解答本題的突破口，并明確發(fā)生的電極反應(yīng)及電子守恒即可解答，難度中等．