Question

5．現(xiàn)有500mLK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，其中c（SO₄^2-）=0.4mol/L，用A作電極電解該溶液，通電一段時(shí)間后停止（假設(shè)電解后溶液體積不發(fā)生變化）．
（1）若A是石墨，兩極各收集到2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
①陽極電極反應(yīng)式是4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-．
②陰極處的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是石墨電極上有紅色物質(zhì)析出，電極上有氣泡產(chǎn)生．
③溶液中c（K⁺）=0.4mol/L．
④電解后c（H⁺）=0.4mol/L．
（2）若A是質(zhì)量相等的銅，反應(yīng)后兩極質(zhì)量相差為3.2g．
①陰極電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-→Cu．
②陽極質(zhì)量變化量是1.6g．

Answer 1

分析 （1）電解0.5LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陽極發(fā)生的反應(yīng)為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，
兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，即均生成0.1mol的氣體，陽極生成0.1mol氧氣說明轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，而陰極上生成的0.1molH₂只得到了0.2mol電子，所以剩余0.2mol電子由銅離子獲得，且溶液中有0.1mol銅離子，c（SO₄^2-）=0.4mol/L，有0.2molSO₄^2-，據(jù)電荷守恒分析；
（2）若A是質(zhì)量相等的銅，該池相當(dāng)于電鍍池，反應(yīng)后兩極質(zhì)量相差為3.2g，則陽極質(zhì)量減少1.6g，陰極質(zhì)量增加1.6g，據(jù)此分析．

解答 解：（1）①電解0.5LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液，陽極發(fā)生的反應(yīng)為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，故答案為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-；
②陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，現(xiàn)象為石墨電極上有紅色物質(zhì)析出，電極上有氣泡產(chǎn)生，
故答案為：石墨電極上有紅色物質(zhì)析出，電極上有氣泡產(chǎn)生；
③兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，即均生成0.1mol的氣體，陽極生成0.1mol氧氣說明轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，而陰極上生成的0.1molH₂只得到了0.2mol電子，所以剩余0.2mol電子由銅離子獲得，且溶液中有0.1mol銅離子，c（SO₄^2-）=0.4mol/L，有0.2molSO₄^2-，據(jù)電荷守恒，鉀離子物質(zhì)的量為0.2mol，所以其濃度為0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；
④陽極發(fā)生的反應(yīng)為：4OH^-→2H₂O+O₂↑+4e^-，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-→Cu，2H⁺+2e^-→H₂↑，當(dāng)陰極上銅離子放電完成后，相當(dāng)于電解水，所以氫離子物質(zhì)的量增大的量是陰極上銅離子放電時(shí)陽極上反應(yīng)消耗的氫氧根離子的物質(zhì)的量，溶液中有0.1mol銅離子，消耗氫氧根離子物質(zhì)的量為0.2mol，氫離子濃度為$\frac{0.2mol}{0.5L}$=0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；
（2）①若A是質(zhì)量相等的銅，該池相當(dāng)于電鍍池，陰極上銅離子放電生成Cu，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-→Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-→Cu；
②若A是質(zhì)量相等的銅，該池相當(dāng)于電鍍池，反應(yīng)后兩極質(zhì)量相差為3.2g，則陽極質(zhì)量減少1.6g，陰極質(zhì)量增加1.6g，故答案為：1.6g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解池和電鍍池的相關(guān)知識(shí)，做題時(shí)要注意根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象以及電荷守恒等等，題目難度不大．