Question

12．在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質量增加2.16g．試回答下列問題．

（1）電源中X電極為直流電源的負極．
（2）寫出以下電極反應式
①C中的Ag電極Ag-e^-═Ag⁺．
②B中的陽極4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（3）B中電解一段時間后，溶液的PH如何變化變�。ㄌ睿鹤兇�、變小或不變），若要使溶液恢復原狀，可向溶液中加入適量的CuO或CuCO₃．
（4）A中發(fā)生反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（5）若電解中的直流電源為甲烷燃料電池（KOH為電解質），則電池的負極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（6）通電5min時，B中共收集224mL（標準狀況下）氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO₄溶液的物質的量濃度為0.025mol/L（設電解前后溶液體積無變化）．

Answer 1

分析 （1）由銅電極的質量增加，則Cu電極為陰極，可知X為電源的負極；
（2）①C中的Ag電極為陽極，銀本身放電；
②B中的陽極上OH^-放電；
（3）B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，pH減��；本著“出來什么，加入什么物質的組合”的原理來分析加入的物質；
（4）A為電解氯化鉀溶液，生成氯氣、氫氣和氫氧化鉀；
（5）在堿性甲烷燃料電池中，負極上是甲烷放電生成CO₃^2-，結合堿性環(huán)境來分析電極方程式的書寫；
（6）根據電極反應及電子守恒來計算．

解答 解：（1）由銅電極的質量增加，發(fā)生Ag⁺+e^-═Ag，則Cu電極為陰極，Ag為陽極，Y為正極，可知X為電源的負極，
故答案為：負；
（2）①C中的Ag電極為陽極，銀本身放電，故電極反應為：Ag-e^-═Ag⁺，
故答案為：Ag-e^-═Ag⁺；
②B中的陽極上OH^-放電，電極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）B中電解硫酸銅溶液生成硫酸，溶液中氫離子濃度增大，pH減��；B池中陰極的電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，陽極電極反應為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故從B池中出來的物質有銅和氧氣，故要使電解液復原，應加入CuO或CuCO₃，
故答案為：變��；CuO或CuCO₃；
（4）A為電解氯化鉀溶液，生成氯氣、氫氣和氫氧化鉀，方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（5）在堿性甲烷燃料電池中，負極上是甲烷放電生成CO₃^2-，結合堿性環(huán)境可知電極方程式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（6）C中陰極反應為Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，則轉移的電子為0.02mol，B中陽極反應為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，則轉移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，則在陰極也生成112mL氣體，由2H⁺+2e^-═H₂↑，則氫氣的物質的量為0.005mol，該反應轉移的電子為0.01mol，則Cu²⁺+2e^-═Cu中轉移0.01mol電子，所以Cu²⁺的物質的量為0.005mol，通電前c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案為：0.025mol/L．

點評 本題考查電解原理，明確Cu電極的質量增加是解答本題的突破口，并明確發(fā)生的電極反應及電子守恒即可解答，注意計算時電子守恒的應用，題目難度中等．