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质量分数为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：________L；

④电极c的质量变化是__________g；

⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化：

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

答案　(1)①正　②4OH^－－4e^－===2H₂O ＋ O₂↑

③2.8　④16　⑤pH增大　pH减小　pH不变

(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。

解析　(1)①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu^2＋＋2e^－===Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中电解液为K₂SO₄溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x g。由电解前后溶质质量相等有，100×10%＝(100－x)×

10.47%，得x＝4.5 g，故电解的水为0.25 mol。由方程式2H₂O2H₂↑＋O₂↑可知，电解

2 mol H₂O，转移4 mol电子，所以整个反应中转移了0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。②甲中为NaOH溶液，相当于电解水，阳极b处为阴离子OH^－放电，即4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑。③转移0.5 mol电子，则生成O₂为 mol＝0.125 mol，标况下的体积为0.125 mol×22.4 L·mol^－1＝2.8 L。④Cu^2＋＋2e^－===Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m(Cu)＝0.5/2 mol×64 g·mol^－1＝16 g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu^2＋放电，阳极为OH^－放电，所以H^＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K₂SO₄而言，其pH几乎不变。(2)铜全部析出，可以继续电解H₂SO₄溶液，有电解液即可电解。