Question

下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00％的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100 g 10.00％的K₂SO₄溶液，電極均為石墨電極。

（1）接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47％，乙中c電極質量增加。據此回答問題:

①電源的N端為___________極;

②電極b上發生的電極反應為______________________________;

③列式計算電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積:______________________________;

④電極c的質量變化是__________g;

⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發生變化，簡述其原因:

甲溶液______________________________;

乙溶液______________________________;

丙溶液______________________________;

（2）如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續進行，為什么？

____________________________________________________________。

Answer 1

（1）①正 ②4OH^--4e^-====O₂↑+2H₂O ③設丙中電解H₂O質量為x

100 g×10.00%=(100 g-x)·10.47%

解得x=4.5 g,

由關系式2H₂O→O₂↑

得b上氣體體積為

V(O₂)=0.25 mol××22.4 L·mol^-1=2.8 L

④16

⑤見解析

(2)見解析

解析:本題考查電化學——電解池原理相關知識。圖中給出三個串聯的電解池，電解質溶液互不相同，因而電解過程及結果都不同，但它們有一個聯系點，就是導線上通過的電子相等，即電子守恒。這是解該類計算題的基本依據。本題的突破口之一在于發現丙中K₂SO₄濃度前后變化情況——濃度由10.00%變為10.47%，結合陰、陽離子放電順序可知，丙中實質是電解水。經過簡單計算：100×10.00%=(100-x)×10.47%,可知x=4.5 g,即n(H₂O)=0.25 mol,據2H₂O2H₂+O₂可知0.25 mol水放電轉移電子數為0.5 mol，由此求得③④兩問。另一突破口即是：乙中C電極質量增加。說明C為陰極，析出銅。由此推知各電極名稱及電源M、N的名稱。進而判斷書寫各電極反應式及產物。相關計算：③問：b極析出O₂：。④問：C極析出銅質量為:。⑤問：甲為NaOH溶液，屬電解H₂O型，故c（NaOH）變大，pH增大；乙為CuSO₄溶液，屬“放氧生酸”型，故pH減��；丙是K₂SO₄溶液，屬電解水型，原本是中性，故pH不變。

（2）若Cu全部析出，溶液為稀硫酸，電解仍然繼續進行。