Question

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00％的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和100 g 10.00％的K₂SO₄溶液，电极均为石墨电极。

（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K₂SO₄浓度为10.47％，乙中c电极质量增加。据此回答问题:

①电源的N端为___________极;

②电极b上发生的电极反应为______________________________;

③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:______________________________;

④电极c的质量变化是__________g;

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因:

甲溶液______________________________;

乙溶液______________________________;

丙溶液______________________________;

（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

____________________________________________________________。

Answer 1

（1）①正 ②4OH^--4e^-====O₂↑+2H₂O ③设丙中电解H₂O质量为x

100 g×10.00%=(100 g-x)·10.47%

解得x=4.5 g,

由关系式2H₂O→O₂↑

得b上气体体积为

V(O₂)=0.25 mol××22.4 L·mol^-1=2.8 L

④16

⑤见解析

(2)见解析

解析:本题考查电化学——电解池原理相关知识。图中给出三个串联的电解池，电解质溶液互不相同，因而电解过程及结果都不同，但它们有一个联系点，就是导线上通过的电子相等，即电子守恒。这是解该类计算题的基本依据。本题的突破口之一在于发现丙中K₂SO₄浓度前后变化情况——浓度由10.00%变为10.47%，结合阴、阳离子放电顺序可知，丙中实质是电解水。经过简单计算：100×10.00%=(100-x)×10.47%,可知x=4.5 g,即n(H₂O)=0.25 mol,据2H₂O2H₂+O₂可知0.25 mol水放电转移电子数为0.5 mol，由此求得③④两问。另一突破口即是：乙中C电极质量增加。说明C为阴极，析出铜。由此推知各电极名称及电源M、N的名称。进而判断书写各电极反应式及产物。相关计算：③问：b极析出O₂：。④问：C极析出铜质量为:。⑤问：甲为NaOH溶液，属电解H₂O型，故c（NaOH）变大，pH增大；乙为CuSO₄溶液，属“放氧生酸”型，故pH减小；丙是K₂SO₄溶液，属电解水型，原本是中性，故pH不变。

（2）若Cu全部析出，溶液为稀硫酸，电解仍然继续进行。