Question

3．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放硫酸銅溶液、飽和氯化鈉溶液（滴有少許酚酞）和100g10.00%的Na₂SO₄溶液．
已知：a、b為銅電極且質(zhì)量相等，c、d、e、f均為石墨電極，接通電源一段時間后，乙燒杯中c電極附近溶液變紅，并測得甲中兩電極質(zhì)量差為25.6克；據(jù)此回答問題：
（1）電源的N端為正極；（填“正”或“負”）
丙燒杯中f電極的電極反應式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
乙燒杯中發(fā)生反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
電極c上生成的氣體在標準狀況下的體積：4.48L；
（2）若甲燒杯中實現(xiàn)在鐵表面鍍銅，則a電極材料為精Cu；a極的電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）計算電解后丙中Na₂SO₄溶液的質(zhì)量分數(shù)10.37%（保留四位有效數(shù)字）；
（4）若以上直流電源為鉛蓄電池，則完成上述電解后，消耗的硫酸的物質(zhì)的量為0.4mol．

Answer 1

分析 乙燒杯中c電極附近溶液變紅，則c是陰極，所以d是陽極，e是陰極，f是陽極，N是正極，M是負極，a是陰極，b是陽極，丙中為Na₂SO₄，相當于電解水，甲中a極上發(fā)生反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，b電極上發(fā)生反應Cu-2e^-=Cu²⁺，兩電極質(zhì)量差為25.6克，所以消耗金屬銅和生成的金屬銅都是12.8g，即0.2mol，所以整個電路轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，根據(jù)電解反應結(jié)合電子守恒進行計算即可．

解答 解：乙燒杯中c電極附近溶液變紅，則c是陰極，所以d是陽極，e是陰極，f是陽極，N是正極，M是負極，a是陰極，b是陽極，甲中a極上發(fā)生反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，b電極上發(fā)生反應Cu-2e^-=Cu²⁺，兩電極質(zhì)量差為25.6克，所以消耗金屬銅和生成的金屬銅都是12.8g，即0.2mol，所以整個電路轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，
（1）電源的N端為是正極，丙燒杯中f電極是陽極，氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，乙燒杯中電解氯化鈉發(fā)生反應的離子方程式為 2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；電極c上發(fā)生電極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑；整個電路轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，所以生成氫氣是0.2mol，生成的氣體在標準狀況下的體積是0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故答案為：正；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；4.48L；
（2）若甲燒杯中實現(xiàn)在鐵表面鍍銅，則精Cu作陰極，粗銅作陽極，所以a電極材料為精Cu，a極的電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：精Cu；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）電解后，丙中電解掉了水，轉(zhuǎn)移0.4mol的電子消耗0.2mol的水，質(zhì)量是3.6g，電解后丙中Na₂SO₄溶液的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{100×10%}{100-3.6}×100%$=10.37%，故答案為：10.37%；
（4）由方程式可知Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，轉(zhuǎn)移電子0.4mol，消耗0.4mol硫酸，故答案為：0.4．

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．