Question

如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100 g 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%，②中c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b上發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________________；

(3)列式計算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：_______

_________________________________________________________；

(4)電極c的質(zhì)量變化是________g；

(5)電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，并簡述其原因：

①溶液_______________________________________________；

②溶液_______________________________________________；

③溶液_______________________________________________。

Answer 1

解析　(1)乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu^2＋＋2e^－===Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極。

(2)甲中為NaOH溶液，相當(dāng)于電解水，OH^－在陽極(b)放電，即4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑。

(3)丙中為K₂SO₄溶液，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為x g，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有：100 g×10%＝(100 g－x g)×10.47%，得x＝4.5 g，即電解的水的物質(zhì)的量為0.25 mol。由方程式2H₂O2H₂↑＋O₂↑可知，電解2 mol H₂O，轉(zhuǎn)移4 mol電子，所以整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的，即b電極轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，生成O₂為0.5 mol÷4＝0.125 mol，標(biāo)況下的體積為0.125 mol×22.4 L·mol^－1＝2.8 L。

(4)Cu^2＋＋2e^－===Cu，轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成銅的質(zhì)量為：0.5 mol÷2×64 g·mol^－1＝16 g。

(5)甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，堿性增大；乙中陰極為Cu^2＋放電，陽極為OH^－放電，所以H^＋增多，酸性增大；丙中為電解水，K₂SO₄溶液的pH不變。

答案　(1)正

(2)4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑

(3)水減少的質(zhì)量：100 g×(1－)＝4.5 g

生成O₂體積：××22.4 L·mol^－1＝2.8 L

(4)16

(5)①堿性增大　因為電解后，水量減少溶液中NaOH濃度增大

②酸性增大　因為在陽極上OH^－生成O₂，溶液中H^＋濃度增大

③酸堿性大小沒有變化　因為K₂SO₄溶液呈中性，濃度增加不影響溶液的酸堿性