题目内容

9．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稀溶液进行电解，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；当溶液中的原溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g．请回答下列问题：
（1）A电极是接电源的负极；B电极的反应式4OH--4e-=2H2O+O2↑．
（2）原溶液的物质的量浓度是0.05mol/L；电解后溶液的pH为1．（假设电解前后溶液的体积不变）
（3）请你设计实验确定原溶液中可能所含的酸根离子，要求：提出两种可能的假设，分别写出论证这两种假设的操作步骤、实验现象和实验结论．
假设①假设原溶液中的酸根离子是硫酸根离子：取电解后的溶液，向其中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则原溶液中所含的阴离子是SO42-
假设②假设原溶液中的酸根离子是硝酸根离子：取电解后的溶液，向其中加入铜，微热，若铜溶解，并有无色气体生成，且在空气中变为红棕色，则原溶液中所含的阴离子是NO3-．

分析 （1）和电源的负极相连的是电解池的阴极发生还原反应，和电源的正极相连的是电解池的阳极发生氧化反应；
（2）阴极析出金属铜的质量是1.6g，根据电极反应计算硫酸铜的物质的量以及溶液中氢离子的物质的量，进而根据浓度等于物质的量和体积之比计算物质的量浓度以及pH；
（3）该溶液中一定是含铜离子的可溶性的盐溶液，所以可以是硝酸铜，或是硫酸铜，根据离子的特征离子反应检验硫酸根离子以及硝酸根离子的存在即可．

解答 解：（1）电解液是蓝色溶液，A电极表面有红色的固态物质生成，所以A极是铜离子得电子，所以A极是阴极，A接的是电源的负极，B电极有无色气体生成，则一定是氢氧根失电子产生的氧气，反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案为：负；4OH--4e-=2H2O+O2↑；
（2）阴极反应：2Cu2++4e-→2Cu，阳极反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，电解时反应的总离子方程式为：2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H++O2↑，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g，所以阴极析出金属铜的质量是1.6g，即0.025mol，所以铜离子的浓度=$\frac{0.025mol}{0.5L}$=0.05mol/L，原溶液的物质的量浓度是0.05mol/L，生成氢离子的物质的量为0.05mol，所以c（H+）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，即pH=1，故答案为：0.05mol/L；1；
（3）该溶液中一定是含铜离子的可溶性的盐溶液，所以可以是硝酸铜，或是硫酸铜，不能是氯化铜，因为不会出现氯气，检验硫酸根离子可以采用加入氯化钡溶液的方法，若有白色沉淀生成，则原溶液中所含的阴离子是SO42-；检验酸环境下的硝酸根离子，可以加入金属铜并有无色气体生成，且在空气中变为红棕色，则原溶液中所含的阴离子是NO3-，
故答案为：①假设原溶液中的酸根离子是硫酸根离子：取电解后的溶液，向其中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则原溶液中所含的阴离子是SO42-；②假设原溶液中的酸根离子是硝酸根离子：取电解后的溶液，向其中加入铜，微热，若铜溶解，并有无色气体生成，且在空气中变为红棕色，则原溶液中所含的阴离子是NO3-．

点评 本题考查学生电解池的工作原理，注意电极反应式的书写以及电极反应、电子守恒的计算是关键，难度不大．

练习册系列答案
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起始浓度甲乙丙
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