Question

11．A、B、C三種強電解質，它們在水中電離出的離子為Na⁺、Ag⁺、NO₃^-、SO₄^2-、Cl^-，在如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A、B、C三種溶液，電極均為石墨電極．接通電源，經過一段時間后，測得乙燒杯中c電極質量增加了10.8克．常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系如圖所示．據此回答下列問題：

（1）M為電源的負極（填寫“正”或“負”），甲、乙兩個燒杯中的電解質分別為NaCl、AgNO₃（填寫化學式）．
（2）計算電極f上生成的氣體為0.025 mol．
（3）寫出乙燒杯中的電解的離子反應方程式：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺．
（4）如果電解過程中乙溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？能，因為CuSO₄溶液已轉變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應變?yōu)殡娊馑��?br />（5）若經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加54g，要使丙恢復到原來的狀態(tài)，操作是向丙燒杯中加入4.5g水．

Answer 1

分析 根據第二個圖知，甲電解過程中pH增大，說明陰極上氫離子放電、陽極上其它離子放電，甲中電解質只能是NaCl；乙在電解過程中pH減小，說明陽極上氫氧根離子放電，陰極上金屬得電子，根據離子共存知，乙中電解質只能是AgNO₃，丙電解過程中pH不變且為7，說明電解質為強酸強堿鹽，且電解過程中為電解水，丙中電解質為NaNO₃或Na₂SO₄，
（1）c電極質量增加，說明c電極為陰極，連接陰極的電極為原電池負極；
（2）f電極為陽極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，根據轉移電子相等進行計算；
（3）乙燒杯中陽極上氫氧根離子放電、陰極上銀離子放電；
（4）溶液中的水也可以被電解；
（5）根據電解質在電解以后要想復原，符合的原則是：出什么加什么，丙為硫酸鈉或硝酸鉀溶液，實質上為電解水結合電路上電子守恒計算；

解答 解：根據第二個圖知，甲電解過程中pH增大，說明陰極上氫離子放電、陽極上其它離子放電，甲中電解質只能是NaCl；乙在電解過程中pH減小，說明陽極上氫氧根離子放電，陰極上金屬得電子，根據離子共存知，乙中電解質只能是AgNO₃，丙電解過程中pH不變且為7，說明電解質為強酸強堿鹽，且電解過程中為電解水，丙中電解質為NaNO₃或Na₂SO₄，
（1）c電極質量增加，說明c電極為陰極，則M為負極、N為正極，通過以上分析知，甲、乙中電解質分別是NaCl、AgNO₃，故答案為：負；NaCl；AgNO₃；
（2）c電極上析出10.8g轉移電子的物質的量=$\frac{10.8g}{108g/mol}$=0.1mol，f電極為陽極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，根據轉移電子相等得生成n（O₂）=$\frac{0.1mol}{4}$=0.025 mol，故答案為：0.025；
（3）乙燒杯中陽極上氫氧根離子放電、陰極上銀離子放電，所以電池反應式為4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺，故答案為：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4H⁺；
（4）如果電解過程中CuSO₄溶液中的金屬離子全部析出，此時溶液變成硫酸溶液，繼續(xù)通電，溶液中電解的是水；
故答案為：能，因為CuSO₄溶液已轉變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應變?yōu)殡娊馑��?br />（5）丙裝置實質上是電解水，乙中c電極質量增加54g，轉移電子的物質的量=$\frac{54g}{108g/mol}$=0.5mol，
根據轉移電子相等得電解生成水的質量=$\frac{0.5mol}{2}$=4.5g，根據“析出什么、加入什么”的原則，要使溶液恢復原狀，只要加入4.5g水即可，
故答案為：向丙燒杯中加入4.5g水．

點評 本題考查了電解原理，明確離子放電順序是解本題關鍵，會根據電解過程中pH變化確定電解質，再結合轉移電子守恒進行計算，題目難度不大．