16.(2009年全国卷Ⅰ)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?______________________________________________。

[解析] (1)①乙中c电极质量增加,说明c处发生的反应为:Cu2++2e―→Cu,c电极应为阴极,则M为负极,N为正极。②甲中放的是NaOH溶液,电解时实质上是电解水,b电极上发生的电极反应为:4OH―→2H2O+O2↑+4e。而要求算出b电极上产生的气体体积,就必须先根据丙中K2SO4浓度的变化计算出转移电子的数目。

设丙中电解水的质量为x g,由电解前后溶质质量相等可得:100×10%=(100-x)×10.47%,x=4.5 g,所以整个反应转移了0.5 mol电子,根据电极方程式可计算出b电极放出的O2为0.125 mol,其体积为2.8 L,c电极上析出的铜为0.25 mol,其质量为16 g。

⑤甲中电解的是水,NaOH浓度增大;乙中水电离出来的OH放电,H+浓度增大;丙中电解的也是水,虽然K2SO4浓度变大,但pH不变。

(2)铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液,电解仍可以进行。

[答案] (1)①正 ②4OH―→2H2O+O2↑+4e

③水减少的质量:100 g×=4.5 g

生成O2体积:××22.4 L·mol-1=2.8 L

④16

⑤碱性增大,因为电解后,水量减少,溶液中NaOH浓度增大 酸性增大,因为阳极上OH生成O2,溶液中H+离子浓度增加酸碱性大小没有变化,因为K2SO4是强酸强碱盐,浓度增加不影响溶液的酸碱性

(2)能继续进行,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应

15.如下图所示,p、q为直流电源两极,A为+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。试回答:

(1)p为____极,A极发生了________反应。

(2)C为______极,试管里收集到________;D为______极,试管里收集到________。

(3)C极的电极方程式是______________________________。

(4)在电解过程中,测得了C、D两极上产生的气体的实验数据如下:

时间(min)
1
2
3
4
5
阴极生成气体体积(cm3)
6
12
20
29
39
阳极生成气体体积(cm3)
2
4
7
11
16
时间(min)
6
7
8
9
10
阴极生成气体体积(cm3)
49
59
69
79
89
阳极生成气体体积(cm3)
21
26
31
36
41

仔细分析以上实验数据,请说出可能的原因是____________。

(5)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。

(6)当电路中通过0.004 mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为________。

[解析] (1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故(1)中q为负极,p为正极,A上发生氧化反应。(2)H2SO4电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,此试管内得H2

(4)C、D两极所得O2、H2体积应该为1∶2,但实验数据由1∶3随时间变化而增大,到达10分钟时约为1∶2,因为开始O2溶解的原因。

(5)A极:X―→X2++2e。B极:X2++2e―→X,两极附近pH不变。

(6)设X的摩尔质量为M g/mol,则

X2++2e―→X

2 mol  M g

 0  8632  8640  8646  8650  8656  8658  8662  8668  8670  8676  8682  8686  8688  8692  8698  8700  8706  8710  8712  8716  8718  8722  8724  8726  8727  8728  8730  8731  8732  8734  8736  8740  8742  8746  8748  8752  8758  8760  8766  8770  8772  8776  8782  8788  8790  8796  8800  8802  8808  8812  8818  8826  447348 

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