Question

【題目】Ⅰ.某小組運(yùn)用工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的原理，用如圖所示裝置電解K2SO4溶液。

（1）該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為__________________________________，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)___________(填“>”“<”或“＝”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)

（2）圖中a、b、c、d分別表示有關(guān)溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的順序?yàn)?/span>___________

（3）電解一段時(shí)間后，B口與C口產(chǎn)生氣體的質(zhì)量比為___________

Ⅱ.常溫下用惰性電極電解200mLNaCl、CuSO4的混合溶液，所得氣體的體積隨時(shí)間變化如圖所示，根據(jù)圖中信息回答下列問(wèn)題。(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)

（1）曲線___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的變化

（2）CuSO4的物質(zhì)的量濃度為___________mol/L

（3）t1時(shí)所得溶液恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)需加___________（物質(zhì)名稱）質(zhì)量___________g

（4）t2時(shí)所得溶液的pH為___________

Answer 1

【答案】2H2O—4e—＝O2↑+4H+ < b<a<c<d 8：1 Ⅱ 0.1 氯化銅 1.35 1

【解析】

Ⅰ.(1)陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)方程式；電解硫酸鉀溶液，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，OH-被氧化生成O2；SO42-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，鉀離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極移動(dòng)；

(2)OH-被氧化，陽(yáng)極生成H+和O2，pH減小，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H2和OH-，pH增大；

(3)B口生成氧氣，C生成氫氣。

Ⅱ.剛開(kāi)始時(shí)陰極Cu2+得電子，無(wú)氣體放出，Cu2+反應(yīng)完溶液中的H+放電，Ⅰ是H2，陽(yáng)極先是溶液中的Cl-放電，反應(yīng)完后溶液中的OH-放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽(yáng)極發(fā)生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，據(jù)此分析解答。

Ⅰ.(1)陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為2H2O-4e-═O2↑+4H+；電解硫酸鉀溶液，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，OH-被氧化生成O2，SO42-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，鉀離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極移動(dòng)，由電荷守恒知硫酸根離子數(shù)目小于鉀離子數(shù)目，故答案為：2H2O-4e-═O2↑+4H+；＜；

(2)陽(yáng)極上陰離子OH-被氧化，pH減小，陰極陽(yáng)離子氫離子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2和OH-，pH增大，則pH為b＜a＜c＜d，故答案為：b＜a＜c＜d；

(3)B口生成氧氣，C生成氫氣，物質(zhì)的量之比為1：2，則質(zhì)量之比為32∶4=8∶1，故答案為：8∶1。

Ⅱ.剛開(kāi)始時(shí)陰極Cu2+得電子，無(wú)氣體放出，Cu2+反應(yīng)完溶液中的H+放電，Ⅰ是H2，陽(yáng)極先是溶液中的Cl-放電，反應(yīng)完后溶液中的OH-放電，電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽(yáng)極發(fā)生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑；

(1)通過(guò)以上分析知，I表示陰極生成的氣體、II表示陽(yáng)極生成的氣體，故答案為：Ⅱ；

(2)Ⅱ曲線中由t1 到t2時(shí)生成氧氣為112mL，n(O2)==0.005mol，則共轉(zhuǎn)移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根據(jù)電子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n(CuSO4)==0.02mol，所以c(CuSO4)==0.1mol/L，故答案為：0.1；

(3)t1時(shí)發(fā)生2Cl--2e-=Cl2↑，則氯離子減少，故應(yīng)加入氯化銅可恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)；224mL氯氣，相當(dāng)于0.01mol氯氣，根據(jù)氯元素守恒得 n(CuCl2)=n(Cl2)=0.01mol，則m(CuCl2)=0.01mol×135g/mol=1.35g，故答案為：氯化銅；1.35；

(4)由t2時(shí)4OH--4e-=O2↑+2H2O～4H+，n(H+)=0.005mol×4=0.02mol，則溶液的c(H+)==0.1mol/L，則溶液的pH=1，故答案為：1。