Question

【题目】Ⅰ.某小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液。

（1）该电解槽的阳极反应式为__________________________________，通过阴离子交换膜的离子数___________(填“>”“<”或“＝”)通过阳离子交换膜的离子数

（2）图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为___________

（3）电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为___________

Ⅱ.常温下用惰性电极电解200mLNaCl、CuSO4的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如图所示，根据图中信息回答下列问题。(气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化)

（1）曲线___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的变化

（2）CuSO4的物质的量浓度为___________mol/L

（3）t1时所得溶液恢复到原来状态需加___________（物质名称）质量___________g

（4）t2时所得溶液的pH为___________

Answer 1

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

【解析】

Ⅰ.(1)阳极失电子发生氧化反应，据此书写电极反应方程式；电解硫酸钾溶液，阳极发生氧化反应，OH-被氧化生成O2；SO42-通过阴离子交换膜向阳极移动，钾离子通过阳离子交换膜向阴极移动；

(2)OH-被氧化，阳极生成H+和O2，pH减小，阴极发生还原反应生成H2和OH-，pH增大；

(3)B口生成氧气，C生成氢气。

Ⅱ.刚开始时阴极Cu2+得电子，无气体放出，Cu2+反应完溶液中的H+放电，Ⅰ是H2，阳极先是溶液中的Cl-放电，反应完后溶液中的OH-放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，据此分析解答。

Ⅰ.(1)阳极失电子发生氧化反应，则电极反应式为2H2O-4e-═O2↑+4H+；电解硫酸钾溶液，阳极发生氧化反应，OH-被氧化生成O2，SO42-通过阴离子交换膜向阳极移动，钾离子通过阳离子交换膜向阴极移动，由电荷守恒知硫酸根离子数目小于钾离子数目，故答案为：2H2O-4e-═O2↑+4H+；＜；

(2)阳极上阴离子OH-被氧化，pH减小，阴极阳离子氢离子发生还原反应生成H2和OH-，pH增大，则pH为b＜a＜c＜d，故答案为：b＜a＜c＜d；

(3)B口生成氧气，C生成氢气，物质的量之比为1：2，则质量之比为32∶4=8∶1，故答案为：8∶1。

Ⅱ.刚开始时阴极Cu2+得电子，无气体放出，Cu2+反应完溶液中的H+放电，Ⅰ是H2，阳极先是溶液中的Cl-放电，反应完后溶液中的OH-放电，电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑；

(1)通过以上分析知，I表示阴极生成的气体、II表示阳极生成的气体，故答案为：Ⅱ；

(2)Ⅱ曲线中由t1 到t2时生成氧气为112mL，n(O2)==0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n(CuSO4)==0.02mol，所以c(CuSO4)==0.1mol/L，故答案为：0.1；

(3)t1时发生2Cl--2e-=Cl2↑，则氯离子减少，故应加入氯化铜可恢复到原来状态；224mL氯气，相当于0.01mol氯气，根据氯元素守恒得 n(CuCl2)=n(Cl2)=0.01mol，则m(CuCl2)=0.01mol×135g/mol=1.35g，故答案为：氯化铜；1.35；

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