题目内容

在如图用石墨作电极的电解池中,放入500mL含一种溶质的某蓝色硫酸盐溶液进行电解,观察到A电极表面有红色的固态物质生成,B电极有无色气体生成.请回答下列问题:
(1)请写出B极板的名称:
阳极
阳极
 电极反应式
4OH--4e-=2H2O+O2
4OH--4e-=2H2O+O2

写出电解时反应的总离子方程式
2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+
2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+

(2)若当溶液中的原有溶质完全电解后,停止电解,取出A电极,洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g.电解后溶液的pH为
PH=1
PH=1
;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入
CuO
CuO
,其质量为
2
2
g.(假设电解前后溶液的体积不变)
(3)若原溶液为1L  K2SO4、CuSO4的混合溶液,且c(SO42-)=2.0mol/L;如图装置电解,当两极都收集到22.4L气体(标准状况)时,停止电解.则原溶液中的c(K+)=
2mol/L
2mol/L
分析:(1)根据实验现象判断A、B的电极名称,并写出电极反应式及电池反应式;
(2)根据电池反应式中铜与氢离子的关系式计算氢离子的物质的量,从而确定溶液的PH值;根据电池反应式电解出的物质判断并计算析出物质的质量;
(3)根据电解时阴阳极上得失电子守恒计算铜的物质的量,从而算出铜离子的浓度,根据溶液中阴阳离子的电荷守恒计算钾离子的浓度.
解答:解:(1)电解硫酸盐时,溶液中氢氧根离子放电能力大于硫酸根离子,所以在阳极上析出氧气,根据实验现象判断,在阴极上析出铜,所以B极是阳极;阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气,电极反应式为 4OH--4e-=2H2O+O2↑;根据实验现象知,溶液中铜离子得电子变成铜单质析出,氢氧根离子失电子变成水和氧气,所以其电池反应式为
 2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+
故答案为:阳极; 4OH--4e-=2H2O+O2↑; 2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+
(2)2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+ 
                      128g     4mol     
                      1.6g      0.05mol
C(H + )=
n
V
=
0.05mol
0.5L
=0.1mol/L

所以pH=1;
根据电池反应式知,析出的物质是铜和氧气,要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入 CuO;
2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+ 
                128g 32g
                1.6g  0.4g
所以加入的质量=铜的质量+氧气的质量=1.6g+0.4g=2g
故答案为:pH=1;CuO;2.
(3)电解时阳极上析出氧气,阴极上析出氢气和铜,22.4L气体的物质的量为1mol,根据电解时阴阳极上得失电子守恒,列关系式为:n(H2)×2+n(Cu)×2=n(O2)×4,
1mol×2+n(Cu)×2=1mol×4,
n(Cu)=1mol
C(Cu 2+ )=
1mol
1L
=1mol/L
根据溶液中阴阳离子的电荷守恒列关系式为:C(Cu 2+ )×2+c(K+)×1=c(SO42-)×2
所以c(K+)=2mol/L     
故答案为:2mol/L.
点评:本题考查了电解池工作原理中阴阳极的判断、电极反应式的书写等知识点,本题中利用得失电子守恒、溶液中阴阳离子所带电荷守恒是解(3)题的关键.
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