Question

18．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100g 10.00%的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極．
（1）接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測得丙中 K₂SO₄溶液的質(zhì)量減少了4.5g，乙中 c 電極質(zhì)量增加．
據(jù)此回答問題：
①電源的N端為正極極；
②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積：2.8L；
④電極c的質(zhì)量增加是16g；
⑤電解前后丙溶液的酸堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因：不變，因?yàn)橄喈?dāng)于電解水；
（2）如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？能，因?yàn)镃uSO₄溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應(yīng)也就變?yōu)殡娊馑�的反�?yīng)．

Answer 1

分析 （1）①乙中C電極質(zhì)量增加，即C處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極；
②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H₂O，陽極b處為陰離子OH^-放電，即4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③丙實(shí)質(zhì)是電解水，電解4.5g水轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算氧氣的體積；
④電極c的反應(yīng)是Cu²⁺+2e^-=Cu，根據(jù)轉(zhuǎn)移0.5mol電子計(jì)算銅的質(zhì)量；
⑤丙中為電解水，對于K₂SO₄而言，其pH幾乎不變；
（2）銅全部析出，可以繼續(xù)電解H₂SO₄，有電解液即可電解．

解答 解：（1）①電解過程中，乙裝置陰極上Cu²⁺放電生成Cu、陽極上H₂O得電子生成氧氣同時(shí)生成H⁺，乙中c電極質(zhì)量增加，說明c為陰極，則d為陽極，根據(jù)電解池串聯(lián)電路知，ace是陰極、bdf是陽極，連接電解池陽極的電極是電源正極，所以N連接電解池陽極，為原電池正極，故答案為：正；
②甲電解過程中，a是陰極、b是陽極，陰極上水得電子生成氫氣和OH^-，b電極上OH^-放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③丙實(shí)質(zhì)是電解水，電解4.5g水轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=$\frac{4.5g}{18g/mol}$=0.5mol，b電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得氧氣體積為$\frac{0.5mol}{4}$×22.4L/mol=2.8L，故答案為：2.8L；
④乙中c電極上析出Cu，析出銅的質(zhì)量為電極質(zhì)量變化，整個(gè)過程轉(zhuǎn)移電子為0.5mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，析出n（Cu）=$\frac{0.5mol}{2}$=0.25mol，則m（Cu）=0.25mol×64g/mol=16g，故答案為：16；
⑤丙是電解水，硫酸鉀是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，溶液呈中性，電解過程中硫酸鉀的物質(zhì)的量不變、溶液體積減小，所以其溶液物質(zhì)的量濃度增大，但溶液仍然呈中性，溶液酸堿性不變，故答案為：不變；因?yàn)橄喈?dāng)于電解水；
（2）如果電解過程中銅全部析出，溶液中溶質(zhì)由硫酸銅轉(zhuǎn)化為硫酸，溶液中含有自由移動(dòng)離子，硫酸能增大溶液導(dǎo)電性，所以仍然能進(jìn)行電解，
故答案為：能；因?yàn)镃uSO₄溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠₂SO₄溶液，反應(yīng)也就變?yōu)殡娊馑�的反�?yīng)．

點(diǎn)評 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，明確電極名稱及各個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是解本題關(guān)鍵，串聯(lián)電路中各個(gè)電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，題目難度中等．