Question

4．从H⁺、K⁺、Cu²⁺、Cl^-、SO₄^2-中选取适当的离子组成符合下列情况的电解质，进行电解（阳离子只能使用一次）．
（1）以碳棒为电极进行电解，电解质的物质的量减少，水的物质的量保持不变，两极都有气体生成，气体体积相同，则该电解质的化学式为HCl，电解的阴极反应2H⁺+2e^-=H₂↑，电解的阳极反应2Cl^--2e^-=Cl₂↑，电解的总方程式是2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑．
（2）以铂丝为电极进行电解，水的物质的量减少，电解质的物质的量保持不变，两极都有气体生成，气体体积比为2：1，则该电解质的化学式为K₂SO₄，阴极反应式为4H⁺+4e^-=2H₂↑，阳极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（3）惰性电解，电解质的物质的量减少，水的物质的量也减少，pH下降，则电解质的化学式为CuSO₄，电解的总方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．

Answer 1

分析 这几种离子的水溶液中离子放电顺序分别为：Cl^-＞OH^-＞SO₄^2-、Cu²⁺＞H⁺＞K⁺；
（1）以碳棒为电极进行电解，电解质的物质的量减少，水的物质的量保持不变，说明电解过程中电解质放电，两极都有气体生成，气体体积相同，说明阴阳离子生成每个气体分子转移电子相等，阴极上只能是氢离子放电、则阳极上氯离子放电，所以该电解质的化学式为HCl；
（2）以铂丝为电极进行电解，水的物质的量减少，电解质的物质的量保持不变，两极都有气体生成，气体体积比为2：1，说明溶液中氢离子、氢氧根离子放电，则溶液中阳离子为钾离子、阴离子为硫酸根离子，所以该电解质的化学式K₂SO₄；
（3）惰性电解，电解质的物质的量减少，水的物质的量也减少，pH下降，说明阳极上氢氧根离子放电、阴极上金属离子放电，电解过程中生成酸，所以电解质为CuSO₄．

解答 解：这几种离子的水溶液中离子放电顺序分别为：Cl^-＞OH^-＞SO₄^2-、Cu²⁺＞H⁺＞K⁺；
（1）以碳棒为电极进行电解，电解质的物质的量减少，水的物质的量保持不变，说明电解过程中电解质放电，两极都有气体生成，气体体积相同，说明阴阳离子生成每个气体分子转移电子相等，阴极上只能是氢离子放电、则阳极上氯离子放电，所以该电解质的化学式为HCl，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑；阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑；电池反应式为2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：HCl；2H⁺+2e^-=H₂↑；2Cl^--2e^-=Cl₂↑； 2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑；
（2）以铂丝为电极进行电解，水的物质的量减少，电解质的物质的量保持不变，两极都有气体生成，气体体积比为2：1，说明溶液中氢离子、氢氧根离子放电，则溶液中阳离子为钾离子、阴离子为硫酸根离子，所以该电解质的化学式K₂SO₄；阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H⁺+4e^-=2H₂↑；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阳极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
故答案为：K₂SO₄；4H⁺+4e^-=2H₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）惰性电解，电解质的物质的量减少，水的物质的量也减少，pH下降，说明阳极上氢氧根离子放电、阴极上金属离子放电，电解过程中生成酸，所以电解质为CuSO₄，电池反应式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案为：CuSO₄；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，明确离子放电顺序是解本题关键，根据阴阳极上得到的物质及其物质的量之比确定溶液中的溶质，题目难度中等．